estudio de la influencia del gas de proyecciÓn en la

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1 ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE LOS RECUBRIMIENTOS PRODUCIDOS POR MEDIO DE LA TÉCNICA DE ASPERSIÓN TÉRMICA POR ARCO ELÉCTRICO PRESENTADO POR JUAN SEBASTIAN MIER MONTERO UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ 2019

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1

ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE LOS RECUBRIMIENTOS PRODUCIDOS

POR MEDIO DE LA TÉCNICA DE ASPERSIÓN TÉRMICA POR ARCO ELÉCTRICO

PRESENTADO POR

JUAN SEBASTIAN MIER MONTERO

UNIVERSIDAD LIBRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA MECÁNICA

BOGOTÁ

2019

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2

ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE LOS RECUBRIMIENTOS PRODUCIDOS

POR MEDIO DE LA TÉCNICA DE ASPERSIÓN TÉRMICA POR ARCO ELÉCTRICO

PRESENTADO POR

JUAN SEBASTIAN MIER MONTERO

DOCUMENTO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO

DIRECTOR

HÉCTOR FERNANDO ROJAS MOLANO

INGENIERO METALÚRGICO

UNIVERSIDAD LIBRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA MECÁNICA

BOGOTÁ

2019

Page 3: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

3

Nota de Aceptación: _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________

_______________________________ Firma del Presidente del Jurado

_______________________________ Firma del Jurado

_______________________________ Firma del Jurado

Bogotá (3-04-2019)

Page 4: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

4

Bogotá 3, mayo, 2019

Dedico este logro personal a:

A DIOS: Por darme la oportunidad de lograr cada una de las metas planteadas.

A MI MADRE, PADRE, HERMANO Y ABUELA: Alexandra Magaly, Armando

Leónidas, Armando Alexander y Carmen Nelly por todo el apoyo brindado a lo

largo de mi trayectoria, por cada palabra, consejo, por sus esfuerzos y por siempre

creer en mi ha pesar de las circunstancias, permitiéndome formar como

profesional y como persona.

A MI ABUELO: Manuel Romero, que desde el cielo me brindo todo su apoyo en

los momentos más difíciles.

Page 5: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

5

AGRADECIMIENTOS

Al ingeniero Héctor Fernando Rojas, por toda su colaboración, asesoramiento,

tiempo, enseñanzas y dedicación para llegar al cumplimiento la investigación y

sobre todo la formación como un profesional integro.

Al ingeniero Carlos Sierra, representante legal de la empresa “Proymet” por su

asesoramiento y acompañamiento frente al manejo de la técnica de aspersión

térmica por arco eléctrico.

A la ingeniería Andrea Ortiz de “Sikaflex Colombia” por su asesoría y apoyo frente

a la implementación del esquema de protección a la corrosión en medios ácidos.

Page 6: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

6

RESUMEN

Este estudio presenta la influencia que tiene el gas de proyección en la resistencia

a la corrosión del recubrimiento de acero al carbono TAFA 30T producido por la

empresa “Praxair” sobre un substrato de acero al carbono ASTM A36, el cual tuvo

una preparación superficial por medio de chorro de arena obteniendo un perfil de

anclaje de aproximadamente 47 micras. Haciendo referencia al diseño de

experimentos, se planteó un modelo ortogonal Taguchi con tres niveles y cuatro

factores considerando las variables principales de parametrización de la máquina

de termo aspersión por arco eléctrico como lo son la presión primaria, distancia de

aplicación, corriente y voltaje, teniendo en cuenta que se implementó como medio

de proyección aire y nitrógeno como gases de atomización, para poder de este

modo aislar en mayor medida el oxígeno presente en el ambiente y que es uno de

los causantes de la oxidación de las partículas al momento de la aplicación.

Para estudiar la influencia del gas de proyección, se realizaron ensayos de

inmersión en ácido sulfúrico con una concentración del 1 y 3% durante 120 horas,

prueba gravimétrica de pérdida de masa y caracterización morfológica mediante

microscopia óptica convencional (MOC), con el fin de determinar las cambios físicos

y morfológicos del recubrimiento. La preparación de las muestras para cada una de

las pruebas se hizo mediante el corte de secciones de aproximadamente 6mm2 y

tuvieron una preparación superficial mediante pulido con papel abrasivo.

Como resultado general se obtuvo que al realizar aplicaciones con nitrógeno se

mejoraron las propiedades del recubrimiento TAFA 30T, el cual obtuvo una

tendencia a la disminución de porosidades e inclusiones de oxido presentes en el

recubrimiento.

Palabras claves: gas de proyección, aspersión térmica por arco eléctrico,

corrosión, recubrimiento.

Page 7: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

7

ABSTRACT

This study presents the influence that the projection gas has on the corrosion

resistance of the TAFA 30T carbon steel coating produced by the company "Praxair"

on a carbon steel substrate ASTM A36, which had a surface preparation by means

of sandblasting obtaining an anchor profile of approximately 47 microns. Referring

to the design of experiments, a Taguchi orthogonal model was proposed with three

levels and four factors considering the main parametrization variables of the thermal

arc spraying machine such as primary pressure, application distance, current and

voltage, taking in mind that air and nitrogen were used as spray medium to atomize

gases, in order to isolate the oxygen present in the environment to a greater extent

and that is one of the causes of the oxidation of the particles at the time of

application.

To study the influence of the projection gas, sulfuric acid immersion tests were

carried out with a concentration of 1 and 3% for 120 hours, gravimetric test of mass

loss and morphological characterization by conventional optical microscopy (MOC),

in order to determine the physical and morphological changes of the coating. The

preparation of the samples for each of the tests was done by cutting sections of

approximately 6mm2 and had a surface preparation by polishing with abrasive paper.

As a general result, it was obtained that when performing applications with nitrogen,

the properties of the TAFA 30T coating were improved, which obtained a tendency

to decrease porosities and oxide inclusions present in the coating.

Keywords: projection gas, thermal spray by electric arc, corrosion, coating.

Page 8: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

8

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 13

1. OBJETIVOS .................................................................................................... 17

1.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 17

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 17

2. MARCO REFERENCIAL ................................................................................. 18

2.1. MARCO HISTÓRICO................................................................................ 18

2.2. MARCO CONCEPTUAL ........................................................................... 19

2.3. MARCO TEÓRICO ................................................................................... 20

2.3.1. Corrosión ............................................................................................ 20

2.3.2. Aspersión térmica ............................................................................... 21

2.3.3. Tipos de aspersión térmica ................................................................ 22

2.3.4. Defectología típica de la aspersión térmica ........................................ 23

2.3.5. Parámetros que definen la morfología del recubrimiento ................... 25

2.3.6. Proceso para la formación de la Corrosión ........................................ 26

2.3.7. Técnicas de caracterización ............................................................... 28

2.4. ESTADO DEL ARTE................................................................................. 29

2.5. MARCO LEGAL Y NORMATIVO .............................................................. 33

3. DISEÑO Y DESARROLLO METODOLÓGICO ............................................... 34

3.1. DISEÑO DE EXPERIMENTOS ................................................................. 35

3.2. MATERIALES Y EQUIPO DE ASPERSIÓN TERMICA ............................ 37

3.2.1. Selección del material ........................................................................ 37

3.2.2. Recubrimiento utilizado en el estudio ................................................. 38

Page 9: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

9

3.2.3. Diseño de las probetas ....................................................................... 40

3.3. DESARROLLO EXPERIMENTAL ............................................................. 40

3.3.1. Preparación de los materiales antes de la aplicación del recubrimiento

40

3.3.2. Inspección visual y medición de rugosidades .................................... 43

3.3.3. Proceso de corte de las muestras ...................................................... 44

3.3.4. Preparación para el ensayo de inmersión .......................................... 45

3.3.5. Aplicación recubrimiento epóxico ....................................................... 46

3.3.6. Preparación solución para la prueba de inmersión ............................ 47

3.3.7. Prueba de microscopia óptica convencional ...................................... 49

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................................ 50

4.1. EVALUACIÓN PARÁMETROS DE APLICACIÓN .................................... 50

4.2. INSPECCIÓN VISUAL DESPUÉS DE LA APLICACIÓN DE LOS

RECUBRIMIENTOS ........................................................................................... 51

4.3. PERFIL DE ANCLAJE .............................................................................. 52

4.4. RUGOSIDAD DEL RECUBRIMIENTO ..................................................... 53

4.5. ANÁLISIS MEDIANTE MICROSCOPIA ÓPTICA CONVENCIONAL ........ 56

4.6. RUGOSIDAD DEL RECUBRIMIENTO ANTES DE LA PRUEBA DE

INMERSIÓN ....................................................................................................... 60

4.7. REGISTRO FOTOGRÁFICO DESPUÉS DE LA PRUEBA DE INMERSIÓN

60

4.8. ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO ..................................................................... 64

4.9. CÁLCULO VELOCIDAD DE CORROSIÓN .............................................. 70

5. CONCLUSIONES ............................................................................................ 73

6. RECOMENDACIONES ................................................................................... 76

Bibliografía ............................................................................................................. 77

Anexos ................................................................................................................... 80

Page 10: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

10

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Defectos típicos de un recubrimiento obtenido por proyección térmica .. 24

Figura 2. Diagrama del diseño metodológico para el presente estudio ................. 34

Figura 3. Curva característica para análisis de varianza de efectos fijos para 2

grados de libertad .................................................................................................. 37

Figura 4. Probeta después del proceso de mecanizado. ....................................... 40

Figura 5. (A) Proceso de limpieza mediante quema de superficie. (B) Aplicación

del recubrimiento Anti-Bond. .................................................................................. 42

Figura 6. (A) cilindro de 6m3 de nitrógeno. (B) Preparación de la jaula para el

suministro de nitrógeno .......................................................................................... 43

Figura 7. Proceso de toma de rugosidades. .......................................................... 44

Figura 8. Cortadora metalográfica Metacut 251 ..................................................... 45

Figura 9. Máquina de limpieza ultrasónica WiseClean .......................................... 46

Figura 10. Balanza analítica Voyager Pro. ............................................................. 48

Figura 11. Microscopio accu-scope. ...................................................................... 49

Figura 12. Rugosidad obtenida de las aplicaciones con nitrógeno y aire. ............. 54

Figura 13. Graficas de significancia para la rugosidad de muestras aplicadas con

aire y nitrógeno ...................................................................................................... 55

Figura 14. Comparación de pérdida de masa de las muestras en ácido sulfúrico al

1%. ......................................................................................................................... 65

Figura 15. Graficas de significancia para la pérdida de masa en H2SO4 al 1% de

muestras aplicadas con aire y nitrógeno ................................................................ 67

Figura 16. Comparación de pérdida de masa de las muestras en ácido sulfúrico al

3%. . ....................................................................................................................... 68

Page 11: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

11

Figura 17. Graficas de significancia para la pérdida de masa en H2SO4 al 3% de

muestras aplicadas con aire y nitrógeno. ............................................................... 69

Figura 18. Comparación de la velocidad de corrosión en ácido sulfúrico al 1%. ... 71

Figura 19. Comparación de la velocidad de corrosión en ácido sulfúrico al 3%.. .. 72

Page 12: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

12

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Valores de las variables de deposición del recubrimiento………..………35

Tabla 2.Desarrollo del diseño ortogonal Taguchi L9 (34-2)………………………….36

Tabla 3. Composición química del acero ASTM A36. ………………………………38

Tabla 4. Características y propiedades del recubrimiento TAFA 30T……………. 39

Tabla 5. Ficha técnica recubrimiento imprimante epóxico con endurecedor amina………………………………………………………………………………….…..47

Tabla 6. Resumen del registro fotográfico de la aplicación de los recubrimientos.52

Tabla 7. Muestras visualizadas a 50 X………………………………………………..59

Tabla 8. Muestras después de la inmersión en ácido sulfúrico al 1%................... 61

Tabla 9. Muestras después de la inmersión en ácido sulfúrico al 3%....................62

Tabla 10. Cálculo de potencias eléctricas…………………...………………………..63

Tabla 11. Cálculo de diferencia de potencias………………………...………………64

Page 13: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

13

INTRODUCCIÓN

En la industria a nivel general se ha evidenciado la necesidad de hacer una

reducción en planes de mantenimiento por el alto costo que estos pueden llegar a

tener, ya que en muchos casos es necesario el reemplazo de piezas que por

factores ambientales y de operación han perdido su estabilidad dimensional y/o sus

propiedades mecánicas, debido a los fenómenos de la corrosión y el desgaste. Esta

situación tiene un gran impacto en aquellas compañías que realizan sus actividades

económicas en medios agresivos con los materiales, como lo son las próximas al

mar, esto se debe a que dichos elementos se encuentran en ambientes que

favorecen el proceso de oxidación y corrosión fácilmente junto con el desgaste

asociado por condiciones de funcionalidad tales como, fricción, alta temperatura y

humedad, que al entrar en contacto con el agua de mar cuyo contenido de sal es

muy alto, produce el deterioro de estos muy tempranamente. (Ibarra Granados,

2016), existiendo de este modo una falta de capacitación en ciertos sectores frente

al manejo de esquemas de protección contra la corrosión y por tal motivo en

Colombia las pérdidas por corrosión equivalen a unos 26.000 millones de pesos

anuales, mientras que según un estudio realizado por NACE International y el

Gobierno de los Estados Unidos de América, en ese país se alcanzan cifras

cercanas al 4 % del PIB, incluyendo costos directos e indirectos. (Agencia de

noticias UN, 10 octubre del 2017).

Debido a la gran importancia que ha llegado a tener la generación de esquemas de

protección contra la corrosión, se han realizado diversos estudios a nivel nacional

implementando diversas técnicas para la evaluación del impacto de la corrosión

sobre recubrimientos aplicados mediante la técnica de aspersión térmica por arco

eléctrico, en donde cabe resaltar el aporte de investigaciones realizadas por

(Godoy) con su documento de grado titulado “estudio de la resistencia a la corrosión

mediante cámara salina en recubrimientos 140MXC-530AS y 140MXC-560AS

Page 14: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

14

aplicados por la técnica de aspersión térmica por arco eléctrico sobre sustrato a

base de hierro” en donde se evidencio que al implementar un modelo Taguchi L9

(34-2) y al realizar ensayos de evaluación gravimétrica en cámara salina con una

exposición de 200 horas, polarización potencio dinámica y microscopia electrónica

de barrido, observo que al hacer aplicaciones con unos parámetros de aplicación

de Presión primaria y secundaria de 4 bar, Voltaje de 34 V y amperaje de 160 A, en

el caso de 140MXC-530AS, el mejor comportamiento e obtuvo al realizar

aplicaciones con Presión primaria 4.6 bar, presión secundaria de 5 bar, Voltaje de

36 V y amperaje de 100 A. (Godoy, 2014).

En el caso de la investigación titulada “estudio del fenómeno de corrosión en la

mezcla de recubrimientos 140 MXC-530AS aspersados térmicamente por la técnica

de arco eléctrico sobre acero AISI SAE 4340” desarrollado por (Gonzales y

Sánchez). En donde se realizaron pruebas de pérdida de masa en cámara salina

durante 300 horas, polarización potencio dinámica TAFEL y espectroscopia de

rayos X. Se determinó que la probeta que presento las mejores condiciones de

protección contra la corrosión, fue la de la corrida número 2, donde se encontró por

medio de EDX que el alto porcentaje de cromo en la combinación género que el

material tuviese un proceso de reducción en una mayor parte de la superficie debido

a su estructura cristalina BCC y propiedades anticorrosivas, además se pudo

observar el cambio en la composición de los distintos aleantes C, Cr y el Fe en

función de los parámetros de aspersión y además que la rugosidad superficial de

los recubrimientos aspersados tienen un alto impacto en la formación de corrosión

debido a que se puede generar una acumulación de alto porcentaje de humedad, y

por ende la posterior degradación del recubrimiento. La muestra que presento una

menor velocidad de corrosión fue la número dos que presento un acabado

superficial mucho más fino. (Gonzales y Sánchez, 2017)

Mientras tanto, en el documento de grado titulado “Análisis de la resistencia a la

corrosión en los recubrimientos 140mxc-560as, depositados con la técnica de

Page 15: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

15

proyección térmica por arco eléctrico mediante pruebas de inmersión y cámara de

niebla salina”. (Padilla y Guzmán) en donde se realizaron ensayos de pérdida de

masa en inmersión en ácido sulfúrico, clorhídrico y fluorhídrico, prueba gravimétrica

por cámara salina hasta 325 horas y pruebas para evaluar la condición morfológica

por estereoscopia y microscopia electrónica de barrido, en donde se concluyó que

el ácido sulfúrico causo la menor pérdida de masa del recubrimiento en las tres

concentraciones respecto a los ácidos clorhídrico y fluorhídrico debido a la reacción

con el oxígeno de la superficie y la formación de una capa de sulfato que a su vez

reduce el nivel de oxidación. (Padilla y Guzmán, 2017)

Hay que tener en cuenta que hoy en día los esquemas de protección frente a la

corrosión se basan principalmente en la utilización de recubrimientos especiales en

estado líquidos como es el caso de la pintura de alto rendimiento que permite evitar

la degradación del substrato, dejando a un lado la implementación de elementos de

protección orgánicos como es el caso de los recubrimientos producidos mediante

aspersión térmica. Por tal motivo existe poca evidencia científica en la que se

busque caracterizar y optimizar las técnicas de termo aspersión, motivo por el cual

se desconoce la influencia que tiene el medio de transporte o gas de proyección

sobre las propiedades de los recubrimientos producidos por esta técnica, en

especial en su resistencia a la corrosión.

Por lo tanto, debido a la gran diversificación de actividades productivas en las que

se puede desempeñar los materiales, cada día los materiales son altamente

exigidos y muchas veces están sometidos a situaciones para las cuales no fueron

diseñados como es el caso de la implementación de ácidos industriales para el

manejo de diversos procesos productivos que pueden ir desde la limpieza,

producción, transporte entre otros, situación que conlleva a acelerar el proceso de

corrosión en los elementos estructurales y mecánicos que en la mayoría de

industrias están fabricados en materiales de bajo contenido de carbono y que por

ende son susceptibles a la corrosión debido a su composición química.

Page 16: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

16

Al igual se ha generado la necesidad en la industria para disminuir los costos de

producción y de mantenimiento, se ha buscado paulatinamente la inserción de los

recubrimientos termoaspersados por arco eléctrico en los medios productivos, ya

que la aplicación de estos permite mejorar no solo la resistencia a la corrosión de la

pieza, sino también la resistencia al desgaste, aumentando de este modo la vida útil

de los componentes.

Igualmente se deben considerar las desventajas que genera el proceso de

aspersión térmica, es la alta cantidad de inclusiones de oxido en el recubrimiento y

que se ve incrementada al realizar aplicaciones de recubrimientos de aceros de bajo

contenido de carbono y por tal motivo autores como Newbery y colaboradores,

determinaron que al realizar aplicaciones usando aire como gas de proyección se

aumentaba la oxidación de las partículas del recubrimiento, situación que se

mitigaba cuando se disminuía la concentración de oxígeno.

Por tal motivo se desea continuar este enfoque de investigación para ratificar dicha

conclusión obtenida, pero evaluando el impacto que tiene el nitrógeno como gas de

proyección frente a la utilización de aire. La selección de este gas se debe al bajo

costo de este medio y a sus propiedades físicas y químicas que permiten una gran

estabilidad del mismo.

Por último, cabe recalcar que se desconoce el posible comportamiento que puede

llegar a tener el recubrimiento TAFA 30T de la empresa “Praxair” y a su vez como

será el comportamiento del mismo frente a la morfología que puede llegar a generar

y al desempeño frente a la resistencia a la corrosión con un agente químico ya que

no hay evidencia teórica hasta el momento de la realización de este tipo de pruebas

en el alambre a estudiar.

Page 17: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

17

1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

Estudiar la influencia del nitrógeno como gas de proyección en la resistencia a la

corrosión del recubrimiento TAFA 30T, producidos mediante la técnica de aspersión

térmica por arco eléctrico sobre el acero ASTM A36.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Evaluar las posibles combinaciones de los parámetros de proyección para la

producción de los recubrimientos.

• Caracterizar morfológicamente los recubrimientos TAFA 30T producidos por

medio del proceso de aspersión térmica por arco eléctrico mediante microscopia

óptica convencional.

• Establecer la pérdida de masa del recubrimiento proyectado por el proceso de

aspersión térmica por arco eléctrico mediante el ensayo de inmersión en ácido

sulfúrico, según Norma ASTM G31.

Page 18: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

18

2. MARCO REFERENCIAL

2.1. MARCO HISTÓRICO

La historia de la aspersión térmica surge con la patente de un proceso que alimentó

cables de plomo y estaño en una antorcha de soldadura de oxiacetileno modificada.

Las antorchas posteriores se modificaron para aceptar materiales en polvo. Los

polvos se atraparon en el flujo de chorro en expansión caliente donde las partículas

se calentaron mientras se aceleraban hacia la superficie para impactar, extenderse

(si se fundían) y solidificar. Los resultados fueron recubrimientos que se formaron

incrementalmente a partir de gotitas impactantes. (ASM International, 2004) Dicho

proceso permitió para que en 1908 se lograran depositar materiales como el zinc y

el acero inoxidable entre otros metales.

La técnica de proyección térmica llegó a los Estados Unidos de América hacia 1920

a atender la emergente industria ferroviaria y naval, sin embargo, el arribo de la

técnica coincidió con la gran depresión, si bien durante este periodo se observó

estancamiento en los avances de la técnica la segunda guerra mundial promovió

rápidamente los desarrollos destinados a la guerra, fueron fortalecidas las técnicas

de llama y arco eléctrico debido a su simplicidad y economía. En este marco

industrial nació la “American Metallizing Contractors” hoy en día Asociación

internacional de Proyección térmica (International Thermal Spray Association ITSA)

fundada en 1948-. Hacia 1960 el método de detonación (D-GUN®) fue desarrollado

y patentado por Praxair Surface Technology, durante esa misma década la técnica

de plasma tradicional fue comercializada y posteriormente en 1973 fue adicionado

a la técnica de plasma en vacío creando el proceso conocido como Vacum Plasma

Spray (VPS),

Page 19: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

19

2.2. MARCO CONCEPTUAL

Gas de proyección

Es el medio que permite transportar la partícula desde el momento en el que es

fundida o semi-fundida hasta llevarla a la colisión contra el material base o substrato,

que puede ser cualquier elemento o pieza a la que se le desea mejorar sus

propiedades. Hay que tener en cuenta que este gas no es el mismo para todas las

técnicas ya que en algunas situaciones es usado nitrógeno, propileno, oxigeno entre

otros, convirtiéndose en un elemento de vital importancia para la formación del

recubrimiento, ya que permite generar un medio protector para evitar que la

partícula se oxide antes de impactar y durante su solidificación en el material.

Resistencia a la corrosión

Es aquella característica que tienen los materiales para evitar la degradación de sí

mismo por la interacción con el medio en el que se encuentra, la cual es generada

por el vínculo químico entre un catado y un ánodo usando como medio un electrolito

para de esta manera permitir un intercambio de electrones que llevan a que el

material tienda a transformarse en su estado inicial.

Recubrimiento

Es la unión de varias partículas de un material sobre la superficie de un substrato,

para poder de esta manera proteger y mejorar características de la pieza en la que

se adhirió debido a que por las condiciones en las que opera sufre una degradación

por corrosión, abrasión, dureza de los elementos con los que trabaja entre otros

aspectos.

Proyección térmica por arco eléctrico

La proyección térmica por arco eléctrico es un método que se ha usado

principalmente en el área de mantenimiento y que ha sido implementado para los

Page 20: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

20

procesos de recuperación de los materiales en donde se genera un corto circuito

que funde dos alambres, los cuales pueden ser disimiles, y se generan partículas

de cada material, que son atomizadas mediante un gas de proyección hasta el

substrato que se desea recubrir.

2.3. MARCO TEÓRICO

2.3.1. Corrosión

Se puede definir como la destrucción o deterioro continuo a través del tiempo de un

material debido a una reacción química o electroquímica con el medio ambiente o

el micro ambiente donde se encuentra trabajando u operando el material en

cuestión. Igualmente podríamos definir la corrosión como el proceso mediante el

cual los materiales tienden a abandonar el estado de transformación a que el

hombre los sometió, para regresar a su estado natural primitivo. Este proceso es

acelerado por el oxígeno, el agua, los productos químicos o biológicos, la

temperatura y el cambio en la composición físico-química del material. (Casallas,

2005). Debido a esto se han identificado siete tipos de corrosión, las cuales son:

• Corrosión uniforme.

• Corrosión localizada.

• Corrosión por ataque selectivo.

• Corrosión por agrietamiento.

• Corrosión por erosión.

• Corrosión galvánica.

• Corrosión por altas temperaturas.

(Casallas, 2005)

Page 21: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

21

2.3.2. Aspersión térmica

La aspersión térmica es uno de los procesos que permite la aplicación de

recubrimientos de diferente índole, variando desde los metálicos hasta materiales

cerámicos que dependiendo a la necesidad generada se pueden implementar para

recuperar dimensionalmente un elemento que por las condiciones de esfuerzos a

los que fue sometido fue perdiendo su forma, o para protegerlo y suministrarle

propiedades físicas y mecánicas que el material base no tiene.

Para el desarrollo de La proyección térmica se deben desarrollar tres etapas, siendo

Las dos primeras fundición y transporte, fundir el material a depositar se logra

mediante el aporte de calor con fuentes químicas o eléctricas, dependiendo de la

técnica específica el material es fundido al inicio del transporte o durante el mismo.

La tercera y última etapa se lleva a cabo cuando las partículas esféricas fundidas o

semi fundidas arriban al substrato, el choque con la superficie las deforma y

convierte en estructuras de geometría lenticular también conocida como “splat”, que

se enfría rápidamente sobre el substrato o sobre splats previamente depositados.

(Lopez, 2012)

Logrando de esta manera la obtención de una serie de ventajas que son generadas

debido a las altas temperaturas con las que esta técnica opera, es posible la

fundición de cualquier material para así poder atomizarlo a un substrato, logrando

la unión de materiales disimiles metalúrgicamente, mejorando de esta manera

propiedades tanto físicas como mecánicas, características que se ven fuertemente

influenciadas por el perfil de anclaje de la pieza, ya que por la adquisición de energía

cinética de la partícula al ser atomizada del equipo, esta impacta violentamente el

substrato uniéndose a este con gran fuerza, lo cual mejora la adherencia al

compararse con la aplicación de pinturas que por su modo de aplicación no se

adhieren fuertemente al substrato disminuyendo su vida útil al momento de someter

el componente de nuevo a sus condiciones de operación.

Page 22: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

22

2.3.3. Tipos de aspersión térmica

A lo largo de los últimos años se han ido generando diversas técnicas de aspersión

térmica, las cuales varían desde el método de suministro del recubrimiento el cual

puede ser en polvo o alambre, hasta el medio implementado para llevar la partícula

hasta el substrato, de este modo una de las técnicas más usadas son: La aspersión

térmica por llama, que es aquella técnica en la cual se utiliza una serie de gases

para generar una combustión y producir una llama para poder así fundir el material

que se va a utilizar como recubrimiento. Estando ya las partículas fundidas, se

permite el paso de aire para así poder atomizar las partículas sobre el substrato.

(Villar, 2012). La aspersión térmica HVOF o High Velocity Oxy-Fuel, el cual utiliza

una combinación de oxígeno con diversos gases combustibles incluido el hidrógeno,

propano, propileno de hidrógeno e incluso el queroseno. Gracias a la alta fuerza

cinética que se obtiene por la explosión súbita del gas, las micro partículas se

desplazan a velocidades superiores de mach 1 (340,3 m/s, 1.225,08 km/h –

velocidad del sonido), logrando temperaturas de 2300°C aproximadamente

(4172°F). Utiliza materiales ferrosos, compuestos cerámicos y polímeros. (Villar,

2012). La Aspersión térmica por detonación, en donde se utiliza la energía de la

explosión de mezclas oxígeno-acetileno para calentar e impulsar los materiales en

polvo hacia la superficie del substrato a ser recubierto. (Saravanan y colaboradores,

2000). La Aspersión térmica por plasma se fundamenta en la generación de

plasma, mediante un gas inerte, típicamente argón o una mezcla de argón-

hidrógeno, el cual es sobrecalentado por un arco de corriente continua. La

alimentación de polvo se introduce a través de un gas portador inerte y se acelera

hacia la pieza de trabajo mediante el chorro de plasma y por último la aspersión

térmica por arco eléctrico, la cual es la técnica que se implementara en la presente

investigación.

Page 23: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

23

2.3.3.1. Aspersión térmica por arco eléctrico:

La aspersión térmica de arco eléctrico se produce a partir de la reacción de dos

alambres a los que se les induce una carga eléctrica, por tal motivo al encontrarse

ambos en el extremo de la pistola, se forma un arco eléctrico que permite fundir

ambos materiales. El proceso es eficiente a nivel de energía porque toda la energía

de entrada se utiliza para fundir el metal. Las velocidades de pulverización son

impulsadas principalmente por la corriente de operación y varían en función del

punto de fusión y de la conductividad. Generalmente, los materiales tales como las

aleaciones de base de cobre y de hierro se pulverizan a 4,5 kg (10 lb) / 100 A / h.

Aerosoles de zinc a 11 kg (25 lb) / 100 A / h. Las temperaturas del substrato pueden

ser muy bajas, porque ningún chorro caliente de gas se dirige hacia el substrato. La

pulverización con arco eléctrico también puede llevarse a cabo utilizando gases

inertes o en una cámara de atmósfera controlada. (ASM International, 2004).

Las principales ventajas que tiene este proceso, es su bajo costo en insumos, ya

que no es necesario el uso de gases como el oxígeno, propano entre otros, para

generar la presión necesaria para atomizar el recubrimiento, sino que se puede usar

aire comprimido, pero esta situación conlleva a la generación de defectos como es

la alta concentración de poros en el recubrimiento.

2.3.4. Defectología típica de la aspersión térmica

A pesar de las enormes ventajas que nos ofrece el uso del método de termo

aspersión, durante el momento de aplicación se pueden generar una serie de

defectos ya sean inherentes a la proyección, o causados por la inadecuada

parametrización del equipo, las cuales se pueden observar a continuación:

Page 24: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

24

Figura 1. Defectos típicos de un recubrimiento obtenido por proyección térmica.

Fuente: (Marulanda y colaboradores, 2014).

Partículas sin fundir: son todas aquellas partículas que al memento de interactuar

con el substrato se han solidificado con antelación debido a la pérdida acelerada de

calor en el viaje transcurrido desde su atomización hasta el substrato. Esta situación

se puede observar en mayor cantidad debido a la inadecuada parametrización del

equipo que se esté implementando para la aplicación del recubrimiento.

Óxidos e inclusiones: son producidas en una mayor cantidad en las técnicas de

aspersión térmica en las que no se genera una atmosfera protectora como medio

de proyección de las partículas ya que estas al salir de la pistola de aspersión en un

estado de fundición y al tener un contacto directo con el oxígeno, comienza a

iniciarse el proceso de oxidación de la partícula que afecta las propiedades

mecánicas del recubrimiento.

Vacíos: son generados principalmente por la pérdida de calor que produce el

enfriamiento del splat antes de impactar el substrato, lo cual evita que este se

deforme completamente y así no alcanza rellenar los espacios que dejan otras

partículas, situación que se incrementa cuando se solidifican en la trayectoria de

aspersión las partículas.

Page 25: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

25

2.3.5. Parámetros que definen la morfología del recubrimiento

Los principales parámetros que definen la morfología del recubrimiento, están

basados en dos relaciones:

• Relación entre potencial, corriente y velocidad de alimentación:

Estos tres parámetros se relacionan directamente. El potencial entre electrodos

influirá significativamente en la separación de las puntas de los alambres necesaria

para que se produzca el arco eléctrico, a mayor separación el potencial necesario

para ionizar el aire circundante y establecer el arco es mayor. Por su parte la

influencia de la corriente está relacionada directamente con la cantidad de calor que

ingresa al sistema y que se aporta para la fusión de los alambres, así con aumento

de corriente, mayor es la cantidad de calor que ingresa al sistema, mayor es la

cantidad de material fundido y mayor debe ser la velocidad de alimentación. Ha sido

encontrado que si el voltaje es muy alto se producirán partículas muy grandes y

serán encontrados vacíos y partículas sin fundir en los recubrimientos producidos

(Pasandideh-Fard y colaboradores, 2002).

• Relación entre presión, caudal de aire y distancia de proyección:

Estos parámetros afectan directamente el tiempo que permanecen las partículas en

contacto con el medio permitiendo la reacción con el mismo. El resultado de esta

interacción son óxidos que separan los splats entre sí y por tanto se reduce la

adhesión y la cohesión del recubrimiento, por lo anterior es deseable que tanto el

valor de la presión como del caudal de aire comprimido sean maximizados, y que la

distancia de proyección sea minimizada, estos parámetros deben ser balanceados,

para que las gotas que arriban al recubrimiento se deformen unas sobre otras sin

Page 26: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

26

lugar a desintegración en gotas más pequeñas (Pasandideh-Fard y colaboradores,

2002).

Hay que tener en cuenta que además de considerar las dos relaciones

anteriormente mencionados, se debe realizar una correcta preparación de la

superficie del substrato, ya que como la aspersión térmica por arco eléctrico genera

una unión mecánica, la rugosidad debe ser alta para permitir una mejor adhesión

del recubrimiento, debido a esto se pueden considerar las siguientes maneras de

preparación:

• Limpieza química y mecánica: Realizada con el fin de retirar residuos grasos,

óxidos o pinturas.

• Pulido Mecánico: Es llevado a cabo con el fin de homogeneizar la rugosidad

del substrato y llevarla a valores del orden promedio de 0,3 a 0,9 micrómetros

o Ra.

• Chorro abrasivo de partículas: Realizado generalmente con oxido de

aluminio u oxido de silicio, este proceso crea cavidades para de anclaje del

recubrimiento, e incrementa la rugosidad a 2 Ra de manera isotrópica.

• Calentamiento del substrato: Finalmente es recomendado precalentar la

superficie antes de realizar un depósito, con el fin de remover la humedad y

reducir la aparición de grietas debido a la reducción del gradiente de

temperatura (Lopez, 2012)

2.3.6. Proceso para la formación de la Corrosión

El proceso electroquímico de la corrosión se fundamenta en la interacción de tres

componentes, siendo estos el ánodo, el cátodo y una solución conductora. El

término ánodo se emplea para describir aquella porción de una superficie metálica

Page 27: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

27

en la que tiene lugar la corrosión (disolución) y en la cual se liberan electrones como

consecuencia del paso del metal en forma de iones, al electrolito, siendo este último

el medio que permite el paso de la electricidad. Como los electrones, en un

conductor metálico, se mueven en sentido compuesto al convencional, en el ánodo

la corriente eléctrica sale del metal para entrar a la solución. El término cátodo se

aplica a la porción de una superficie metálica en la cual los electrones producidos

en el ánodo se combinan con determinados iones presentes en el electrolito.

(Godoy, 2014).

Debido a lo anteriormente mencionado, en las situaciones ambientales en las que

puede trabajar un componente, El electrolito lo constituirá la humedad que existe en

la atmósfera, la cual forma películas muy finas y casi imperceptibles sobre la

superficie metálica. Esta película de agua acumulará y concentrará ciertos

elementos e impurezas que están presentes en el aire, tales como el oxígeno,

bióxido de carbono, anhídrido sulfuroso, cloruros, etc., dando como resultado una

solución muy conductora y específicamente agresiva (Godoy, 2014).

2.3.6.1. Corrosión electroquímica

Una reacción electroquímica se define como una reacción química que implica la

transferencia de electrones. También es una reacción química que implica oxidación

y reducción. Desde el punto de vista la corrosión metálica es casi siempre un

proceso electroquímico, es importante entender la naturaleza básica reacciones

electroquímicas de los descubrimientos que evolucionaron gradualmente en la

ciencia moderna a la corrosión han, de hecho, jugó un papel importante en el

desarrollo de una multitud de tecnologías que están disfrutando hoy en día. (Padilla

y Guzman, 2017).

Page 28: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

28

El término ánodo describe aquella porción de una superficie metálica en la que tiene

lugar el proceso de corrosión (disolución) y en el cual se liberan electrones como

efecto del paso del metal en forma de iones, al electrolito. Al igual que los electrones,

en un conductor metálico se mueven en sentido compuesto al convencional, en el

ánodo la corriente eléctrica sale del metal para entrar en la solución. El término

cátodo define la porción de una superficie metálica en la cual los electrones

producidos en el ánodo se fusionan con determinados iones presentes en el

electrolito. (Padilla y Guzman, 2017)

2.3.7. Técnicas de caracterización

2.3.7.1. Microscopia óptica convencional

El funcionamiento de esta técnica es por medio de un microscopio basado en lentes

ópticos. También se le conoce como microscopio de luz, o microscopio de campo

claro. El desarrollo de este aparato suele asociarse con los trabajos de Anton van

Leeuwenhoek. Los microscopios de Leeuwenhoek constaban de una única lente

pequeña y convexa, montada sobre una plancha, con un mecanismo para sujetar el

material que se iba a examinar (la muestra o espécimen). Este uso de una única

lente convexa se conoce como microscopio simple, en el que se incluye la lupa,

entre otros aparatos ópticos. (Ibarra, 2016).

2.3.7.2. Gravimetría

La técnica gravimétrica es uno de los métodos implementados para la evaluación

del impacto de la corrosión ya que permite determinar de manera cuantitativa el

grado de deterioro de los materiales metálicos, determinando la cantidad de material

que se transformaba y perdía por corrosión, midiendo las variaciones de peso, o

Page 29: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

29

determinando la cantidad de material que pasaba a forma iónica en una solución

corrosiva (Meas Vong y colaboradores, 1991)

2.4. ESTADO DEL ARTE

(Newbery y Grant, 2006) En la publicación que lleva como nombre “Oxidation during

electric arc spray forming of Steel” en este estudio se usó el recubrimiento TAFA

38T aspersados usando nitrógeno y oxígeno para evaluar el impacto que el gas de

aspersión puede generar en el proceso de aspersión térmica. De esta manera se

creó una cámara donde se posicionaba la pieza y para hacer un control de las

variables se purgaba el oxígeno hasta llegar a condiciones estacionarias a niveles

de 0, 5, 10, 15 y 20% usando variables de aspersión de un voltaje de 30v, presión

de 280 KPa y una distancia de aplicación de 150mm. Se obtuvieron como resultados

que cuando se usaba aire como gas de atomización, se aumentaba la oxidación de

los splat y se aumenta la perdida de carbono, situación que se mitigaba cuando se

disminuía la concentración de oxígeno, produciendo una pulverización menos

caliente, menor perdida de carbono, una microestructura menos gruesa, aumento

de la dureza del depósito, una unión menos adherida y aumento en la tenacidad del

depósito. A su vez se observó que, si se aumenta la temperatura de deposición

durante la pulverización, la oxidación se puede producir en la superficie superior del

depósito.

(Lopez, 2012) En la tesis titulada “Resistencia a la corrosión y al desgaste de

recubrimientos de 140MXC- 530AS Y 140MXC-560AS sobre acero AISI-SAE 4340

usando la técnica de proyección térmica por arco” presenta un estudio enfocado a

observa la influencia que tienen las aplicaciones monocapa, monocapa disímil y

bicapaca frente a la resistencia a la corrosión y al desgaste de los componentes.

Estas fueron evaluadas mediante técnicas de desgaste con arena seca, rueda de

caucho y técnicas corrosivas de polarización potencio dinámica e Impedancia

Page 30: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

30

electroquímica. Frente a la preparación superficial se realizó con chorro abrasivo de

óxido de aluminio. Y se usaron unos parámetros de aspersión de 413MPa para la

presión primaria, para la secundaria de 275MPa, 30 V y 175 A, con una distancia

de proyección de 10.12 cm. Se logró concluir que la mezcla de recubrimiento

aumenta considerablemente la resistencia a los fenómenos ya mencionados al

compararlos con la generación de recubrimientos de un solo tipo y además que las

propiedades frente a la resistencia de la corrosión se aumentaron al realizar una

bicapa, por la posible aislación de los defectos generados en la primera aplicación.

(Rojas y colaboradores, 2014) En la investigación realizada, titulada

“caracterización morfológica de los recubrimientos 140mxc-530as y 140mxc-560as

usando la técnica de proyección térmica por arco eléctrico” en el cual por medio de

las técnicas de microscopia óptica convencional, microscopia electrónica de barrido

y microscopía de fuerza atómica se determinó la influencia de la mezcla de los

parámetros de aspersión , haciendo una variación de la presión primaria, presión

secundaria, voltaje y corriente en modelo factorial fraccional ortogonal con nueve

experimentos de 4 parámetros y 3 niveles. Se obtuvieron como resultados que para

la mezcla 140mxc-530as con una presión primaria de 4.8 Bar se generó la rugosidad

más baja, con una corriente de 160 se generó la mejor condición de espesor y con

una presión de aire primaria de 3.4 se obtuvo la mejor micro dureza. Mientras tanto

para los recubrimientos 140mxc-560as con una corriente de 160ª se generó la

rugosidad más baja, con una presión de aire primario de 4. Bar se creó la mejor

condición de espesor y con una presión de aire secundario de 4.2 Bar se creó la

micro dureza más alta.

(Dimaté y colaboradores, 2010) En la investigación que tiene como nombre

“Recubrimientos producidos por proyección térmica por arco para aplicaciones en

la industria naval” para ese estudio se usó como material base un acero 316L con

una preparación superficial por disco abrasivo a la cual se le aplico un recubrimiento

para mejorar la adherencia a base de 95Ni 5Al para generar unas aplicaciones

usando como parámetros de aspersión: presión de aire primaria 50 psi, voltaje 29

Page 31: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

31

V, corriente 220 A y distancia de proyección 200 mm. Para la caracterización se

implementaron ensayos como difracción de rayos x (DRX), microscopia óptico Leco

de lentes convexas, microscopia electrónica de barrido (MEB), ensayo de micro

dureza Knoop con una carga de 50 gr, prueba de desgaste con arena seca y una

rueda de caucho. En este se concluyó que el recubrimiento con mejor resistencia al

desgaste abrasivo, a la corrosión es el recubrimiento 140 MXC, seguido del 560 AS

y finalmente el recubrimiento 530 AS.

(Godoy, 2014) en su trabajo de grado titulado “Estudio de la resistencia a la

corrosión mediante cámara salina en recubrimientos 140MXC-560AS aplicados por

la técnica de aspersión térmica por arco eléctrico sobre substrato a base de hierro”

en donde por medio de la realización de 9 experimentos, variando la presión

primaria de 3-5 bar, presión secundaria de 4-5 bar, voltaje de 34-36 y amperaje de

60-160, haciendo uso de técnicas como ensayo en cámara salina, pruebas de

gravimetría, pruebas de microscopía electrónica de barrido (SEM) y pruebas de

polarización potencio dinámica. En donde se logró concluir que las condiciones de

Presión primaria y secundaria de 4 bar, Voltaje de 34 V y amperaje de 160 A, son

las condiciones con las que se puede obtener una resistencia a la corrosión mayor

en una mezcla de 140MXC-530AS. Mientras que el recubrimiento 140MXC-560AS

en las 9 pruebas realizadas obtuvo en cada una de ellas una mayor resistencia a la

corrosión que en la mezcla del 530AS. Además, se estableció que es por los poros

generados en el proceso por donde inicia el proceso de corrosión.

(Watanabe y colaboradores,2002) En “Correlations between electrode phenomena

and coating properties in wire arc spraying” se estudió la influencia que tiene el gas

de atomización en el proceso de aspersión térmica, en donde se usaron probetas

con una preparación superficial por chorro de arena, luego se limpió con un

desengrasante a base de acetona, para culminar con ultrasónica para terminar de

remover las impurezas presentes en la probeta. Se usaron parámetros de aspersión

de 276 kPa a 414 kPa, con corrientes de arco de 100 A - 200 A, con un voltaje de

34 V y una distancia de aplicación de 150 mm, usando para las condiciones

Page 32: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

32

descritas aire y nitrógeno como gas de atomización. Se obtuvo como resultados que

el nitrógeno redujo considerablemente la oxidación de las partículas y el

sobrecalentamiento en las puntas de los electrodos, permitiendo obtener una mejor

calidad de aspersión y una disminución en los poros generados en el recubrimiento.

(Paredes y colaboradores, 2005) En “The effect of roughness and pre-heating of the

substrate on the morphology of aluminium coatings deposited by thermal spraying”

en el artículo se realizaron aplicaciones de los recubrimientos Metco MAL-12 y

Metco 54-N por tres técnicas, siendo estas por llama, arco eléctrico y alta velocidad

de oxicombustible, con diferentes rangos de rugosidad generada por chorro con

oxido de aluminio blanco a 100, 140 o 180 mm de distancia y a 100 psi de presión

durante un periodo de 60 -80 en probetas con y sin precalentamiento de 120°C,

para así determinar la adhesión mediante un ensayo de tracción. Se determinó de

este estudio que para el recubrimiento aplicado mediante la técnica de aspersión

térmica por llama solo se pueden alcanzar los valores esperados de adherencia si

el substrato es precalentado. Además de que para los procesos arco eléctrico y

HVOF, la reducción de la rugosidad provoca un aumento de la adhesión, incluso

para substratos no precalentadas.

(Planche y colaboradores, 2003) en la publicación “Relationships between in-flight

particle characteristics and coating microstructure with a twin wire arc spray process

and different working conditions” Se usaron para este estudio variables de

proyección el Voltaje, que se manejó de 20 a 40 V, con una corriente entre 50 y 350

A, con alambres de acero carbono de 0.8 C a una distancia de 200 y 300 mm para

así determinar la relación entre las partículas en vuelo y la microestructura del

recubrimiento. Obteniendo como resultados que se puede aumentar y volver la

partícula más pequeña si la tasa de flujo de aspersión es alta, manteniendo un

tamaño del splat constante en el transcurso del viaje desde la salida hasta el

impacto con el substrato si la temperatura y distancia de aplicación disminuye. Con

referente al oxido al haber un caudal mayor de gas de proyección las partículas se

oxidan en mayor medida, pero se puede conseguir una bajara porosidad por el

Page 33: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

33

aplanamiento y una mejor adaptación de las partículas al chocar por el aumento de

la energía cinética.

2.5. MARCO LEGAL Y NORMATIVO

Normativa relacionada frente a la parametrización del substrato:

• SSPC-SP 10/NACE No 2, Near-White Blast Cleaning.

• NACE standard RP0287, Field Measurement of Surface Profile of Abrasive

Blast Cleaned Steel Surfaces Using Replica Tape.

Normativa relacionada frente a la parametrización del recubrimiento:

• ISO 12690:2010 Metallic and other inorganic coatings Thermal spray

coordination.

• AWS C2.23M/C2.23:2003, NACE No. 12, SSPC-CS 23.00, Specification for

the Application of Thermal Spray Coatings (Metallizing) of Aluminum, Zinc,

and Their Alloys and Composites for the Corrosion Protection of Steel.

• ANSI/AWS C2.18-93R, Guide for the Protection of Steel with Thermal

Sprayed Coatings of Aluminum and Zinc and their Alloys and Composites.

Normativa relacionada frente a la parametrización de la técnica termo

aspersión:

• MIL-STD-1687, Thermal Spray Process for Naval Ship Machinery

Applications.

• AS-2: “Arc Spraying Metal Alloys for Engineering Purposes”.

• AWS C2.21M/C2.21:2003, Specification for Thermal Spray Equipment

Acceptance Inspection.

• AWS, Thermal Spraying Manual.

• AWS, Thermal Spraying Practice, Theory, and Application.

Page 34: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

34

3. DISEÑO Y DESARROLLO METODOLÓGICO

En la figura 2, se encuentra el diagrama de flujo del diseño metodológico del

presente estudio, donde se encuentran las 12 actividades más importantes para

obtener unos resultados confiables frente a cada uno de los objetivos propuestos.

Figura 2. Diagrama del diseño metodológico para el presente estudio. Fuente:

autor.

Contextualizacion y análisis de la

literatura frente al uso de la técnica

Evaluación de la mezcla de

parámetros a usar en cada proyección

Preparación de las probetas a usar

Aplicación de los recubrimientos por aspersión térmica

Corte y limpieza de las muestras

Inspección de la morfología de las

partículas mediante MOC

Aplicación recubrimiento

epóxico-amida en el material base

Toma de masas iniciales y limpieza de cada una de las

muestras

Realización del ensayo de inmersión

Limpieza y toma de masas finales de las

muestras

Recopilación de los datos obtenidos en

cada prueba

Evaluación y análisis de los

resultados obtenidos

Page 35: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

35

3.1. DISEÑO DE EXPERIMENTOS

El diseño de experimentos planteado para el presente estudio se basa en un modelo

ortogonal Taguchi L9 (34-2), en donde se implementarán como variables de estudio

la presión primaria, distancia, voltaje y corriente, siendo estos los factores que

mayor impacto pueden tener en el recubrimiento. Los valores de cada uno de estos

son determinados teniendo en cuenta la ficha técnica suministrada por el fabricante

del recubrimiento y a su vez la experiencia del manejo de mismo por la empresa

Proymet Ltda.

NIVEL PRESIÓN

PRIMARIA (PSI)

DISTANCIA

(mm) VOLTAJE (V)

CORRIENTE

(A)

BAJO 30 100 28 120

MEDIO 60 150 30 150

ALTA 90 200 32 180

Tabla 4. Valores de las variables de deposición del recubrimiento. Fuente: autor.

Teniendo en cuenta la tabla 2, se desarrolla el diseño ortogonal Taguchi obteniendo

de este modo las 9 corridas que serán implementadas tanto para las proyecciones

usando nitrógeno, como en las de aire.

Page 36: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

36

Tabla 5.Desarrollo del diseño ortogonal Taguchi L9 (34-2). Fuente: autor

Haciendo referencia al número de réplicas, se determinará mediante la figura 3,

donde se establece Curvas características de operación para el análisis de varianza

en modelos de efectos fijos para V1=2, en donde se puede obtener una confiabilidad

de los resultados superior al 95% al realizar tres repeticiones de las pruebas a

realizar.

ENSAYO PRESIÓN

PRIMARIA (PSI)

DISTANCIA

(mm)

VOLTAJE

(V)

CORRIENTE

(A)

1 30 100 28 120

2 30 150 30 150

3 30 200 32 180

4 60 100 30 180

5 60 150 32 120

6 60 200 28 150

7 90 100 32 150

8 90 150 28 180

9 90 200 30 120

Page 37: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

37

Figura 3. Curva característica para análisis de varianza de efectos fijos para 2

grados de libertad. Fuente: (Montgomery, 2001)

3.2. MATERIALES Y EQUIPO DE ASPERSIÓN TERMICA

3.2.1. Selección del material

En primer lugar, se realiza la selección del material base que se va a implementar,

el cual fue un acero de bajo contenido de carbono ASTM A36 HR. La selección de

este material se realiza con el fin de implementar un estudio de la aplicación del

recubrimiento termoaspersado en un acero estructural ya que son los que mayor

aplicación a nivel industrial tienen, por sus propiedades mecánicas altas, buena

soldabilidad y un precio bajo. La composición química del material utilizado se

puede visualizar en la tabla 4.

Page 38: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

38

COMPOSICIÓN QUÍMICA

ELEMENTO PORCENTAJE

C 0.18

Si 0.10

Mn 0.17

P 0.017

S 0.012

N 0.0021

Cr 0.37

Ni 0.01

Cu 0.01

Tabla 6. Composición química del acero ASTM A36. Fuente: Ferreoxy s.a.s.

3.2.2. Recubrimiento utilizado en el estudio

Para el presente estudio se va a trabajar con el recubrimiento TAFA 30T producido

por la empresa Praxair, el cual es implementado en la industria por su bajo costo y

por su alta resistencia al desgaste, propiedades que son generadas por su

composición, que se pueden observar en la tabla 5.

Page 39: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

39

COMPOSICIÓN

Carbón 0,15/0,23

Fosforo Rastros

Azufre Rastros

Manganeso 1,02/1,5

Silicio 0,35 Max.

Hierro Balance

PROPIEDADES FÍSICAS DEL RECUBRIMIENTO

Tamaño del alambre 1/16" (1,6mm)

Eficiencia de deposito 81-83 %

Punto de Fusión 2192-2732 F (1200-1500 C) (aprox)

Fuerza de enlace 5700 psi (39,3 Mpa) superficie de rociado

Textura del recubrimiento Variable **(ver página siguiente)

Dureza 97-100 Rb (250 Brinell) 336 Knoop100

Densidad del recubrimiento 6,78 gm/cc

Peso del recubrimiento 0,035 lbs/ft2/mil

Encogimiento 0,006 in/in (cm/cm)

ASPERSIÓN (CÁMARA INERTE CON ARGON)

Tasa de aspersión 10 lbs/hr/100 amp (4,5 kg/hr/100 amps)

Cobertura (consumo del alambre) 0,9 oz/ft2/0,001" (1,10 Kg/m2/100 micras)

Patrón de aspersión (aproximadamente 8")

Boquilla de cruz/posicionador - 1" (2,5cm)

Altura vertical x 1-3/4" (4,4cm) ancho

Boquilla de ranura/posicionador - 2" (5cm)

Altura vertical x 1" (2,5cm) ancho

Longitud de alambre por lb 96ft (1/16")

Tabla 4. Características y propiedades del recubrimiento TAFA 30T. Fuente:

Catalogo Praxair Tafa 30t.

Page 40: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

40

3.2.3. Diseño de las probetas

Se determinó que las probetas tendrán un tamaño de 6X1 in en donde se les realizó

un mecanizado en su zona central, para así crear una zanja de aproximadamente

500 micras en donde se depositó el recubrimiento. Esta geometría fue definida con

el fin de poder determinar el espesor de recubrimiento al ser aplicado y tener esta

medida como una consideración para los análisis que se van a practicar.

Figura 4. Probeta después del proceso de mecanizado. Fuente: autor.

3.3. DESARROLLO EXPERIMENTAL

3.3.1. Preparación de los materiales antes de la aplicación del

recubrimiento

Previamente a la aplicación de los recubrimientos, se realiza la preparación del

medio de anclaje mediante chorro de arena para generar la rugosidad adecuada

para una correcta adherencia del recubrimiento al substrato, la cual será verificada

mediante la toma de rugosidades del tipo Ra con el equipo Positector 6000 y de

Page 41: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

41

este modo constatar que todas las muestras cuenten aproximadamente con el

mismo medio de anclaje.

Posteriormente se realizó una limpieza de la zona en la cual se va a aplicar el

recubrimiento, ya que a pesar de que exista un medio de anclaje que permita que

la partícula se adhiera al material base, se deben retirar los depósitos de grasas y

posibles contaminantes que puedan estar presentes y que dificulten la adherencia

del recubrimiento. Por tal motivo se usa como disolvente, el limpiador SKC-S que

contiene el kit spotcheck de líquidos penetrantes de la marca Magnaflux, el cual

cumple con su fecha de vencimiento vigente. Posteriormente se colocan las

probetas en el interior del horno por inducción, para calentarlas durante 10 minutos

a una temperatura de 100°C, así ratificar la eliminación de grasas e impurezas que

se encuentren en la superficie del material y que no se hayan removido con la

primera etapa de limpieza.

Para evitar que el material se adhiera en los sectores de la probeta donde no se

desea, se procede a la aplicación del recubrimiento Anti-Bond de Oerlikon Metco, el

cual es un polímero a base de grafito y carbón que está diseñado para soportar

temperaturas inferiores a los 315 ºC e impactos de las partículas del recubrimiento

producto de la termo aspersión, con la principal ventaja de que su aplicación se

puede realizar en superficies ya sean simples o complejas por su condición liquida.

Page 42: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

42

(A) (B)

Figura 5. (A) Proceso de limpieza mediante quema de superficie. Fuente: autor.

(B) Aplicación del recubrimiento Anti-Bond. Fuente: autor.

Haciendo referencia a la preparación del suministro de nitrógeno, en primer lugar,

se considera la calidad del nitrógeno a implementar, ya que existe la posibilidad de

que el gas presente impurezas que puedan dar lugar a intervenir en los resultados

esperados, por tal motivo el suministro del gas lo realizo la empresa Praxair, que

cuenta con una pureza del 99.99%. Debido a que la máquina de termo aspersión

por arco eléctrico necesita un caudal de suministro de aproximadamente 35 CFM,

es necesario contar con un dispositivo que permita tener un flujo constante de

nitrógeno, el cual solo se consiguió si se interconectan los cilindros del gas, por tal

motivo se implementó una jaula de la marca Cramer Decker con un manifold con

capacidad de interconexión de hasta 12 cilindros.

Page 43: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

43

(A) (B)

Figura 6. (A) cilindro de 6m3 de nitrógeno. Fuente: autor. (B) Preparación de la

jaula para el suministro de nitrógeno. Fuente: autor.

3.3.2. Inspección visual y medición de rugosidades

Posteriormente a la obtención de los recubrimientos, se proceden a evaluar las

muestras mediante inspección visual en donde se identifican los posibles

discontinduades presentes en la superficie del mismo. De este modo se continua

con la toma de rugosidades de tipo Ra a cada una de los ensayos obtenidos usando

el equipo Positector 6000. Se selecciona este tipo de rugosidad, debido a que por

las condiciones del recubrimiento de presentar gran cantidad de picos y valles, se

puede generar un promedio de las mediciones las cuales cuentan con una precisión

de ± 0.2 mil + 5%

Page 44: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

44

Figura 7. Proceso de toma de rugosidades. Fuente: autor.

3.3.3. Proceso de corte de las muestras

El proceso de corte de cada una de las muestras se realizó por medio de la

cortadora metalográfica Metacut 251 de la empresa Metkon con una aplicación

constante de refrigerante para evitar el calentamiento de la probeta por el proceso

de corte y así afectar sus propiedades. Para el proceso de almacenamiento se

usarán bolsas de silica gel para evitar la acción de elementos húmedos en los

recubrimientos.

Page 45: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

45

Figura 8. Cortadora metalográfica Metacut 251. Fuente: autor.

3.3.4. Preparación para el ensayo de inmersión

Debido a la rugosidad que se presenta por la aplicación de los recubrimientos es

alta, es necesario realizar una preparación previa a la exposición en inmersión ya

que la superficie al ser irregular, se pueden presentar puntos en los que exista una

concentración de ácido y así incrementar el efecto de la pérdida de masa en esa

zona. Por tal motivo se realizó un desgaste del recubrimiento mediante el uso de

papel abrasivo y de esta manera obtener una superficie lo más homogénea posible.

Para poder observar el estado final de la superficie, se realizará nuevamente la toma

de la rugosidad del recubrimiento para cada caso.

Teniendo en cuenta que en alguno de los procesos anteriores las muestras pudieron

acumular partículas de impurezas, grasas y otros contaminantes que se alojaran en

la superficie de las muestras y que de no ser removidas pueden incidir en los

resultados de la prueba de inmersión, se procede a realizar una limpieza ultrasónica

con el equipo WiseClean de la Universidad Libre. Teniendo en cuenta que se usó

Page 46: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

46

como medio de vibración una solución de alcohol isopropílico para facilitar el

proceso de secado del agua.

Figura 9. Máquina de limpieza ultrasónica WiseClean. Fuente: autor.

3.3.5. Aplicación recubrimiento epóxico

Debido a que la prueba de inmersión se va a practicar sumergiendo en su totalidad

las piezas a estudiar, se realiza la aplicación del recubrimiento imprimante epóxico

con endurecedor amina de la marca Sikaflex en los sectores donde se encuentra el

material base expuesto, para evitar de este modo que se inicie una pérdida de masa

en el substrato y así influir en los resultados deseados. La selección de este

esquema de protección se debe a que su composición química permite evitar la

corrosión por inmersión en ácidos como se muestra en la tabla 6.

Page 47: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

47

Densidad 5.68 +-0.2 kg/gal (ASTM D1475)

Viscosidad 73 +- unidades Krebs (a 25°C). (ASTM D562)

Resistencia química • Álcalis, ácidos y petróleo: Excelente

• Agua dulce / salada: Excelente

Resistencia térmica • Calor húmedo: Max. 90°C

• Calor seco: Max. 110°C

Proporción de la mezcla 4:1 en volumen

Espesor de capa 3.5 a 4.0 mils (88 a 102 micrones)

Temperatura ambiente Aplicación: Min. 11°C

Humedad relativa del aire Máxima 90%

Temperatura del substrato Min. 10°C y 3°C por encima de la temperatura de roció / Max.

65°C

Vida de la mezcla 8 horas a 25°C

Tiempo de espera /

repintabilidad

Repinte 12 a 18 horas. Se puede aplicar la siguiente capa en

un tiempo máximo de 30 a 45 días, previa limpieza con Sika

Ajustador Epóxico

Tiempo de secado Al tacto: 1 hora (a 25°C)

Tabla 5. Ficha técnica recubrimiento imprimante epóxico con endurecedor amina.

Fuente: Sikaflex.

3.3.6. Preparación solución para la prueba de inmersión

En primer lugar, se considera el medio acido que se va a implementar en la prueba,

el cual es el ácido sulfúrico. La selección de este acido fue debido a que es uno de

los elementos que más se implementan a nivel industrial en actividades como la

refinación del petróleo, procesos de limpieza de metales, tratamiento de aguas entre

otros y por ende aumenta la probabilidad de que el recubrimiento TAFA 30T se

encuentre en contacto con este elemento corrosivo. El reactivo con el que se va a

realizar la prueba de inmersión cuenta con una pureza del 97% y el cual se diluirá

con el agua destilada para obtener concentraciones del 1 y del 3%.

Page 48: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

48

En segundo lugar, se considera el agua con la cual se va trabajar para la

preparación del reactivo, la cual debe cumplir con los parámetros y características

haciendo referencia a la conductividad eléctrica y resistividad eléctrica del agua tipo

IV según la norma ASTM D1193, sin considerar el apartado de sodio y cloruros, por

tal motivo se usará la maquina destiladora y desionizadora Elga Purelab Option.

Para el desarrollo de las pruebas gravimétricas se realizó la toma de masas de las

probetas cada 24 horas hasta finalizar la prueba, teniendo en cuenta que la prueba

de inmersión para poder determinar la pérdida de masa haciendo uso de la balanza

analítica Voyager Pro de la marca Ohaus con una precisión de 4 cifras significativas,

ubicada en el laboratorio de química de la universidad libre de Bogotá sede bosque

popular.

Figura 10. Balanza analítica Voyager Pro. Fuente: autor.

Page 49: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

49

3.3.7. Prueba de microscopia óptica convencional

Para la caracterización morfológica del recubrimiento se realizará en primer lugar

un corte en la sección transversal del centro de las probetas para evitar posibles

alteraciones que puedan haberse generado en los extremos por el proceso ya sea

de aplicación o de corte de la sección de referencia. Posteriormente se procede a

embaquelitar las muestras para así facilitar el pulido a brillo espejo con papel

abrasivo en cada una de estas y así realizar la prueba de microscopia óptica

convencional.

Figura 11. Microscopio accu-scope. Fuente: autor.

Page 50: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

50

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1. EVALUACIÓN PARÁMETROS DE APLICACIÓN

Para evaluar la viabilidad de los parámetros de aplicación escogidos y evidenciados

en la tabla 2, se procede a realizar una prueba piloto realizando aplicaciones con

los niveles más bajos (30 PSI, 100mm, 28 V y 120 A) y los más alto (90 PSI, 200mm,

32V y 180 A) manejados en el diseño de experimentos, esto se debe a que son los

valores mínimos y máximos en los que se podría llegar a presentar algún tipo

inconveniente al realizar la aplicación de los recubrimientos por la estabilidad del

arco eléctrico. De este modo al observar que las aplicaciones no se vieron afectadas

y que se pueden obtener resultados con diferencias significativas, se procede a la

aplicación de los recubrimientos basados en la combinación de parámetros

establecidos en el apartado 3.1 del presente documento.

Figura 12. Prueba piloto con nitrógeno usando parámetros de aplicación de 90 PSI, 200mm, 32V y 180 A. Fuente: autor.

Page 51: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

51

4.2. INSPECCIÓN VISUAL DESPUÉS DE LA APLICACIÓN DE LOS

RECUBRIMIENTOS

En la tabla 6, se encuentra el resumen del registro fotográfico de la aplicación de

los recubrimientos con su respectivo medio de aplicación. En donde mediante el

proceso de inspección visual a cada una de las muestras proyectadas, se identifica

que al implementar nitrógeno como gas de proyección se obtiene el mejor acabado

en ambos medios con el ensayo 7; pero al usar parámetros de proyección del

ensayo 8 con una Presión de 90 PSI, Distancia de 150 mm, Voltaje de 28 V y

corriente de 180 A se genera un recubrimiento con secciones del alambre que no

se fundieron en su totalidad y que se encuentran presentes en la superficie del

mismo. Mientras tanto, en el caso de las aplicaciones con aire, es en el ensayo 9 es

el que mejor condición superficial presenta y el ensayo 2 revela la peor condición

en este medio de proyección. Ver anexo A.

Page 52: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

52

AIRE NITRÓGENO

NÚMERO DE ENSAYO

FOTO NÚMERO

DE ENSAYO FOTO

ENSAYO 9

Presión:90 PSI

Distancia:200 mm

Voltaje: 30 V Corriente:120

A

ENSAYO 7

Presión: 90 PSI

Distancia: 100 mm

Voltaje: 32 V Corriente:150

A

ENSAYO 2

Presión:30 PSI

Distancia:150 mm

Voltaje: 30 V Corriente:150

A

ENSAYO 8

Presión: 90 PSI

Distancia:150 mm

Voltaje: 28 C Corriente:180

A

Tabla 6. Resumen del registro fotográfico de la aplicación de los recubrimientos.

Fuente: autor.

4.3. PERFIL DE ANCLAJE

Haciendo referencia al perfil de anclaje del material base, este presento una

rugosidad media de 47 micras producto de la preparación por chorro de arena,

existiendo así una tendencia a una rugosidad alta y uniforme en las probetas que

serán destinadas para las proyecciones con nitrógeno y aire, logrando de este modo

afirmar que todos los substratos cuentan con un nivel adecuado en todas las

probetas para la proyección del recubrimiento y así poder obtener una buena

adherencia de las partículas al material base. Ver anexo B.

Page 53: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

53

4.4. RUGOSIDAD DEL RECUBRIMIENTO

Después de realizar la aplicación del recubrimiento con los dos medios estudiados,

se inició la medición de la rugosidad de tipo Ra de cada una de las muestras para

evidenciar la influencia del medio de proyección en el acabado superficial del

recubrimiento. En la figura 13 se observa que las aplicaciones realizadas con

nitrógeno y dependiendo de la combinación de las variables de parametrización del

equipo, se consigue la rugosidad más baja con el ensayo número 7 y la más alta

con el experimento 8, comparadas con las muestras que tienen la misma mezcla de

variables pero que fueron aplicadas con aire. Esta situación se pudo haber generado

debido a que las proyecciones con nitrógeno son más inestables a bajos voltajes

(muestras 8 y 6), generando que el recubrimiento no se funda en su totalidad y se

atomicen secciones del alambre en vez de gotas del mismo. A su vez, cuando se

presentan voltajes altos se obtiene una rugosidad más baja como se observa en los

ensayos 7 y 5. Sin embargo se puede afirmar que al usar los parámetros de

deposición del recubrimiento del experimento 4, el medio de proyección no tiene

mayor impacto en la rugosidad obtenida de cada aplicación ya que su diferencia es

del 6%.

Page 54: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

54

Figura 12. Rugosidad obtenida de las aplicaciones con nitrógeno y aire. Fuente:

autor.

En la figura 14, se establece el desarrollo del análisis del modelo ortogonal Taguchi

en donde se observa la influencia de cada una de las variables de proyección frente

a la rugosidad obtenida con su respectiva linealización. En el caso de la presión, se

observa que hay un comportamiento con tendencia a ser inverso entre ambos

medios de aplicación y en donde existe un mejor comportamiento en presiones

bajas con nitrógeno, obteniendo una mejora del 136.2 % comparándola con el

mismo ensayo, pero aplicado con aire.

Analizando las aplicaciones con aire, son las variables de la corriente, el voltaje y la

distancia las que no se ven en gran medida afectadas al realizar variaciones,

teniendo un impacto similar en la rugosidad del recubrimiento en los tres niveles

planteados y su comportamiento tiene una tendencia a ser lineal. Situación contraria

se observa al analizar las aplicaciones con nitrógeno, en donde este gas es más

sensible a las variaciones de los tres niveles pero que al momento de aplicar el

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

100

200

300

400

500

600

700

163,7

778

151,1

852 2

51,4

444

235,3

333

115,0

000

100,2

593

127,5

556

561,7

778

119,4

815

135,9

630

387,2

222

150,6

296

80,2

222145,1

111

98,8

519

135,7

037

242,7

037

158,5

1851

63,7

77

Ru

go

sid

ad

m)

Numero de ensayo

Aplicaciones con nitrogeno

Aplicaciones con aire

Page 55: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

55

recubrimiento con una distancia de 100 mm, un voltaje de 32 V, una corriente de

120 A se obtiene una mejora del 24.05%, 34.16% y del 27.56% respectivamente de

cada variable de aplicación contrastadas con las de aire.

De este modo, para la obtención de la rugosidad más baja teniendo en cuenta los

resultados del modelo que se encuentra en la figura 14, se debería usar una presión

de 90 PSI, distancia de 200 mm, voltaje de 28 V y una corriente de 120 A, usando

aire como gas de proyección. Mientras tanto en el caso de realizar aplicaciones con

nitrógeno, se recomienda una presión de 30 PSI, distancia de 100 mm, voltaje de

32 V y una corriente de 120 A para obtener la rugosidad más baja en este medio.

30 60 90

120

140

160

180

200

220

240

260

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

µm

)

PRESION (PSI)

AIRE

NITROGENO

Linear Fit of MEDIA DE MEDIAS

Linear Fit of MEDIA DE MEDIAS

100 150 200

120

140

160

180

200

220

240

260

280

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

µm

)

DISTANCIA (mm)

28 30 32

100

150

200

250

300

350

400

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

µm

)

VOLTAJE (V)

120 150 180

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

µm

)

CORRIENTE (A)

Figura 13. Graficas de significancia para la rugosidad de muestras aplicadas con

aire y nitrógeno. Fuente autor.

Page 56: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

56

4.5. ANÁLISIS MEDIANTE MICROSCOPIA ÓPTICA CONVENCIONAL

En la tabla 7 se muestra la morfología del recubrimiento en su sección transversal

por microscopias a 50X de cada uno de los ensayos realizaos con su respectivo

medio de aplicación, en donde se evidencia el contraste frente a la unión entre

capas de los splats y que se ve mejorada al realizar aplicaciones con nitrógeno

como se observa en los ensayos 7 y 9. Esta situación se pudo haber generado

debido a que fueron proyectados con el máximo nivel de presión, lo que conlleva a

una mayor adquisición de energía cinética que hará que la partícula al impactar con

el material base sufra una mayor deformación y así poder completar los sectores

vacíos en los que no hubo unión de partículas proyectadas en una primera instancia.

Por el contrario, la aplicación realizada en el ensayo 6 con nitrógeno, es el que

mayor discontinuidad presenta en comparación con las muestras proyectadas con

aire. Este fenómeno se puede explicar debido a que fue aplicado con un bajo voltaje

y que al momento de fundirse la partícula este no alcanzo la temperatura necesaria

para abarcar en su totalidad al alambre si no solamente secciones del mismo, por

tal motivo se proyectaron no solamente partículas si no también partes del

recubrimiento que al impactar en el material base ya se encontraban solidificadas y

por ende no se adhirieron de manera adecuada al mismo.

Con respecto a la zona de adherencia del recubrimiento con el material base, se

evidenció una mejora en algunos ensayos realizados con nitrógeno, como se

muestra en el ensayo 7 y 8 con respecto a su símil proyectado con aire. Esto se

debe a que en la zona de unión de ambos materiales no se observa gran cantidad

de porosidades ni de inclusiones de oxido en esta sección y un cambio paulatino en

ambos materiales. En cambio, fue el experimento 3 aplicado con el mismo medio

ya mencionado, el que obtuvo el peor anclaje al material base y que probablemente

al generar una carga de menor cantidad harán que el recubrimiento se desprenda.

Page 57: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

57

Esta situación pudo haberse generado debido a que la presión de aplicación fue la

mínima trabajada en el diseño y la partícula por tal motivo no adquirió la energía

cinética suficiente para impactar el material base y adherirse de una manera

adecuada a este. Pero hay que tener en cuenta que las aplicaciones realizadas con

aire son más estables en este aspecto y por tal motivo en la mayoría de los ensayos

se aprecia un mejor anclaje al material base que con nitrógeno.

AIRE NITROGENO

ENSAYO 1

Presión: 30 PSI Distancia:100 mm Voltaje: 28 V Corriente:120 A

ENSAYO 2

Presión: 30 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 30 V Corriente: 150 A

Page 58: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

58

ENSAYO 3

Presión: 30 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 32 V Corriente: 180 A

ENSAYO 4

Presión: 60 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 30 V Corriente: 180 A

ENSAYO 5

Presión: 60 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 32 V Corriente: 120 A

ENSAYO 6

Presión: 60 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 28 V Corriente: 150 A

Page 59: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

59

ENSAYO 7

Presión: 90 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 32 V Corriente: 150 A

ENSAYO 8

Presión: 90 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 28 V Corriente: 180 A

ENSAYO 9

Presión: 90 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 30 V Corriente: 120 A

Tabla 7. Muestras visualizadas a 50 X. Fuente: autor

Page 60: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

60

4.6. RUGOSIDAD DEL RECUBRIMIENTO ANTES DE LA PRUEBA DE

INMERSIÓN

Haciendo referencia a la rugosidad del tipo Ra del recubrimiento antes de la prueba

de inmersión, se realizó un promedio de 9 mediciones por muestra, teniendo este

una media de 17 micras, lo cual indica una tendencia a una rugosidad baja y

uniforme después de haber generado un desgaste de la superficie con papel

abrasivo. De este modo se eliminaron los sectores no homogéneos del

recubrimiento y en donde se podía concentrar el ataque químico, haciendo que la

acción corrosiva tenga una tendencia a ser uniforme a lo largo de la superficie de

las muestras. Ver anexo C.

4.7. REGISTRO FOTOGRÁFICO DESPUÉS DE LA PRUEBA DE

INMERSIÓN

En la tabla 8, se observa el efecto provocado por la prueba de inmersión con una

concentración de ácido sulfúrico del 1%, en donde se evidencio mediante inspección

visual que las muestras 1 y 5 aplicadas con nitrógeno son las que menor grado de

formación de herrumbre presentaron en la superficie. Mientras tanto es el ensayo 7

proyectado con aire el que menor producto de corrosión generó en la superficie del

recubrimiento. Por consiguiente al relacionar las experimentos anteriormente

mencionados, se observó que la variable de mayor impacto frente a la formación de

este producto de corrosión es el voltaje, siendo las muestras 5 y 7 depositadas con

el máximo nivel a 32 V. Dicha situación se pudo haber generado porque al

suminístrale más energía al alambre, este se funde en una mayor proporción,

dándole la capacidad a la partícula de llegar semi fundida al substrato y así poder

acoplarse a las otras partículas con una mejor calidad, creando la menor cantidad

de discontinuidades en la superficie en las que el ataque químico pueda causar más

Page 61: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

61

efecto. De este modo se puede observar que, al comparar los resultados obtenidos

mediante inspección visual de cada uno de los medios estudiados, la muestra 7

depositada con aire y sometida al ataque químico con ácido sulfúrico al 1% es la

que mayor resistencia tuvo frente a la formación de herrumbre. Ver anexo D.

AIRE NITRÓGENO

NÚMERO

DE ENSAYO FOTO

NÚMERO

DE ENSAYO FOTO

ENSAYO

7

Presion:90 PSI

Distancia:100 mm

Voltaje: 32 V Corriente:

150 A

ENSAYO

1

Presion: 30 PSI

Distancia:100 mm

Voltaje: 28 V Corriente:

120 A

ENSAYO

1

Presion: 90 PSI

Distancia: 200 mm

Voltaje: 30 V Corriente:

120 A

ENSAYO

4

Presion: 60 PSI

Distancia:100 mm

Voltaje: 30 V Corriente:

180 A

Tabla 8. Muestras después de la inmersión en ácido sulfúrico al 1%. Fuente: autor.

En la tabla 9, se observan los resultados del efecto causado por la prueba de

inmersión en ácido sulfúrico al 3%, en donde se evidencia que los ensayos

aplicados con nitrógeno son los que menor formación de herredumbre tuvieron a

comparación de las muestras proyectadas con aire, en donde se destacan las

pruebas 5, 6 y 7. En cambio la que mejor comportamiento tuvo referente a este

Page 62: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

62

fenómeno en las aplicaciones realizadas con aire, fue el experimento 1. Ver anexo

E.

AIRE NITRÓGENO

NÚMERO

DE

ENSAYO

FOTO

NÚMERO

DE

ENSAYO

FOTO

ENSAYO

1

Presion: 90 PSI

Distancia: 100 mm

Voltaje: 32 V

Corriente: 150 A

ENSAYO

7

Presion: 30 PSI

Distancia: 100 mm

Voltaje: 28 V

Corriente: 120 A

ENSAYO 7

PP: 90 PSI Distancia: 200 mm

Voltaje: 30 V

Corriente: 120 A

ENSAYO 2

Presion: 60 PSI

Distancia: 100 mm

Voltaje: 30 V

Corriente: 180 A

Tabla 9. Muestras después de la inmersión en ácido sulfúrico al 3%. Fuente: autor

Por lo tanto, se puede recalcar que la variable que mayor impacto tiene frente a la

formación de herrumbre es el voltaje alto y de este modo es el ensayo realizado con

una presión primaria de 60 PSI, distancia de 150 mm, voltaje de 32 V y una corriente

Page 63: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

63

de 120 A de la muestra 5 aplicada con nitrógeno, la que obtuvo un buen desempeño

al ser sometida a la prueba de inmersión en ácido sulfúrico del 1% y en del 3%. Pero

también se puede observar que las muestras 1 y 6 ha pesar de que fueron aplicadas

con un voltaje de 28 V obtuvieron un buen comportamiento frente a la formación de

este producto de corrosión, lo cual se pude explicar debido a la potencia eléctrica

de aplicación en cada una de las muestras, y en donde hay una tendencia a que la

diferencia entre las aplicaciones con 28 V y 32 V sea la misma como se observa en

la tabla 11, en las columnas I P1-P2 I y I P3-P1 I y por tal motivo existe la

probabilidad de que el comportamiento sea semejante.

ENSAYO VOLTAJE

(V)

CORRIENTE

(A)

POTENCIA

(W)

1 28 120 3360

2 30 150 4500

3 32 180 5760

4 30 180 5400

5 32 120 3840

6 28 150 4200

7 32 150 4800

8 28 180 5040

9 30 120 3600

Tabla 10. Cálculo de potencias eléctricas. Fuente: autor.

Page 64: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

64

# V1

(V)

C1

(A)

P1

(W) #

V2

(V)

C2

(A)

P2

(W) #

V3

(V)

C3

(A)

P3

(W)

I

P1-

P2I

(W)

IP2-

P3I

IP3-

P1I

1 28 120 3360 9 30 120 3600 5 32 120 3840 240 520 240

6 28 150 4200 2 30 150 4500 7 32 150 4800 300 600 300

8 28 180 5040 4 30 180 5400 3 32 180 5760 360 720 360

Tabla 11. Cálculo de diferencia de potencias. Fuente: autor.

4.8. ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO

Debido a que el proceso de corrosión en los materiales lleva a una degradación de

los mismos por la acción de un proceso electroquímico en el que acontece un

intercambio de electrones entre el cátodo y el ánodo, podemos observar una pérdida

de masa en cada una de las muestras estudiadas, que se detalla en la media de las

tres tomas gravimétricas consideradas y que se encuentra en las figuras 15 y 17.

Teniendo en cuenta la información mostrada en dichas figuras, se observa que el

medio de proyección de la partícula influye directamente en la resistencia a la

corrosión del recubrimiento aplicado debido a que se presenta un notable aumento

en la resistencia a la corrosión al realizar aplicaciones con nitrógeno, en donde 7 de

los 9 ensayos planteados obtuvieron una disminución en la pérdida de masa al usar

nitrógeno y ser sometidos al ácido sulfúrico al 1% y 6 de las 9 corridas en el caso

del ácido sulfúrico con una concentración del 3% . Ver anexo F y G.

En la figura 15, se observan los resultados de la prueba realizada con una

concentración del 1% en donde cabe resaltar la disminución de pérdida de masa de

los ensayos 1,2,4,5,6, 8 y 9 depositados con nitrógeno comparados

respectivamente con las aplicaciones realizadas con aire. Hay que tener en cuenta

que la variable de aplicación que mayor impacto tuvo frente a la resistencia a la

corrosión a esta concentración es el amperaje, en donde fue el valor de 120 A, el

Page 65: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

65

que mejores propiedades anticorrosivas le proporciono al recubrimiento y que está

presente en los ensayos 1, 5 y 9. Siendo el ensayo 1 el que mejor comportamiento

tuvo en la prueba de inmersión obteniendo una diferencia del 46,88% con respecto

a su símil en aire.

Haciendo referencia a las muestras proyectadas con aire, fue el ensayo 7 el que

mejor comportamiento tuvo frente a la corrosión, con una diferencia del 58,33% de

pérdida de masa con respecto a su símil en nitrógeno, en donde debido a que fue

depositada con el nivel máximo de presión, siendo esta de 90 PSI; pero de todos

modos no supera la pérdida de masa obtenida por la muestra 1 en nitrógeno

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0,0000

0,0005

0,0010

0,0015

0,0020

0,0025

0,0030

0,0035

0,0

0110

,0014

0,0

010

0,0

0150,0

019

0,0

012

0,0

023

0,0

020

0,0

028

0,0

016

0,0

016

0,0

017

0,0

027

0,0

022

0,0

015

0,0

023

0,0

010

0,0

019

Pe

rdid

a d

e m

as

a p

rom

ed

io e

n H

2S

04

al 1

% (

g)

Numero de ensayo

Aplicaciones con aire

Aplicaciones con nitrogeno

Figura 14. Comparación de pérdida de masa de las muestras en ácido sulfúrico al

1%. Fuente: autor.

Page 66: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

66

En la figura 16, se observan las gráficas de significancia evaluando cada una de las

variables de proyección frente a la pérdida de masa en ácido sulfúrico al 1% con su

respectiva linealización. En esta se evidencia que, en las 4 variables de

parametrización del equipo, existe una disminución en la pérdida de masa al realizar

aplicaciones con nitrógeno a pesar de que existe una tendencia a ser similar el

comportamiento de las variables de la presión, la distancia y la corriente en ambos

medios. Existiendo de este modo una menor pérdida de masa al hacer las

aplicaciones con nitrógeno con una presión de 90 PSI, distancia de 150 mm, voltaje

de 28 V y corriente de 120 A, obteniendo mejoras del 3.52%, 24.47%, 30.81% Y

24.26% respectivamente en cada variable de parametrización, al ser comparadas

con las aplicaciones realizadas con aire.

Por lo tanto, para obtener la menor pérdida de masa usando nitrógeno como gas de

proyección, el modelo recomienda realizar aplicaciones con una presión primaria de

90 PSI, distancia de 150 mm, voltaje de 28 V y una corriente de 120 A. Mientras

tanto en el caso de realizar aplicaciones con aire, se sugiere una presión primaria

de 90 PSI, distancia de 150 mm, voltaje de 32 V y una corriente de 120 A para la

obtención de la mayor resistencia a la corrosión en este medio.

Page 67: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

67

30 60 90

0,0014

0,0016

0,0018

0,0020

0,0022

0,0024M

ED

IA D

E M

ED

IAS

(g

)

PRESION (PSI)

AIRE

NITROGENO

Linear Fit of MEDIA DE MEDIAS

Linear Fit of MEDIA DE MEDIAS

100 150 200

0,00140

0,00145

0,00150

0,00155

0,00160

0,00165

0,00170

0,00175

0,00180

0,00185

0,00190

0,00195

0,00200

0,00205

0,00210

0,00215

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

g)

DISTANCIA (mm)

28 30 32

0,0010

0,0012

0,0014

0,0016

0,0018

0,0020

0,0022

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

g)

VOLTAJE (V)

120 150 180

0,0012

0,0013

0,0014

0,0015

0,0016

0,0017

0,0018

0,0019

0,0020

0,0021

0,0022

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

g)

CORRIENTE (A)

Figura 15. Graficas de significancia para la pérdida de masa en H2SO4 al 1% de

muestras aplicadas con aire y nitrógeno. Fuente autor.

En la figura 17, se observan los resultados obtenidos de la prueba realizada con

una concentración del 3%, en donde cabe resaltar la disminución de pérdida de

masa de los ensayos con nitrógeno 1,2,3,5,6 y 7 comparadas respectivamente con

las aplicaciones realizadas con aire, evidenciando que la variable que mayor

impacto tuvo fue la corriente con un valor de 150 A. Dicho valor está presente en

las corridas 2, 6 y 7, siendo la número 2 la que mejor desempeño obtuvo de las

muestras depositadas con nitrógeno y sometidas a la prueba de inmersión en ácido

sulfúrico al 3%, obteniendo una diferencia del 4.66% con respecto a la de aire.

Page 68: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

68

Haciendo referencia a las muestras depositadas usando aire como medio de

proyección de la partícula, se observó que la muestra 8 aplicada con una presión

de 90 PSI, distancia de 150 mm, corriente de 180 A y voltaje de 28 V, fue la que

mejor comportamiento tuvo en la prueba de inmersión en ácido sulfúrico al 3%

obteniendo una pérdida de 182,94% con respecto a su símil en nitrógeno.

También se puede evidenciar que, al realizar una aplicación con una presión

primaria de 60 PSI, distancia de 150 mm, corriente de 120 A y voltaje de 32V, que

son los valores de la muestra 5, no se observa una influencia significativa en la

pérdida de masa tanto en la concentración del 1% como en la del 3% de ácido

sulfúrico.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,0

04

7

0,0

04

20,0

04

8

0,0

01

7

0,0

03

4

0,0

05

7

0,0

03

2

0,0

03

7

0,0

04

2

0,0

04

30,0

04

8

0,0

03

4

0,0

03

00,0

03

7

0,0

02

6

0,0

02

7

0,0

04

7

0,0

04

9

Pe

rdid

a d

e m

as

a p

rom

ed

io e

n H

2S

O4

al 3

% (

g)

Numero de ensayo

Aplicaciones con aire

Aplicaciones con nitrogeno

Figura 16. Comparación de pérdida de masa de las muestras en ácido sulfúrico al

3%. Fuente: autor.

Page 69: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

69

En la figura 18, se observan las gráficas de significancia evaluando cada una de las

variables de proyección frente a la pérdida de masa en ácido sulfúrico al 3% con su

respectiva linealización. En este se evidencia que, en las 4 variables de

parametrización del equipo, existe una disminución en la pérdida de masa al realizar

aplicaciones con nitrógeno dependiendo de los valores de parametrización

implementados, en donde al hacer aplicaciones con una presión de 30 PSI,

distancia 200 mm, voltaje de 32 y una corriente de 150 A, se genera una diferencia

del 8.62%, 5.61%, 21.74% y 23.47% respectivamente con su símil aplicado en aire

30 60 90

0,0034

0,0036

0,0038

0,0040

0,0042

0,0044

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

g)

PRESION (PSI)

AIRE

NITROGENO

Linear Fit of MEDIA DE MEDIAS

Linear Fit of MEDIA DE MEDIAS

100 120 140 160 180 200

0,0028

0,0030

0,0032

0,0034

0,0036

0,0038

0,0040

0,0042

0,0044

0,0046

0,0048

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

g)

DISTANCIA (mm)

28 30 32

0,0024

0,0030

0,0036

0,0042

0,0048

0,0054

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

g)

VOLTAJE (V)

120 150 180

0,0028

0,0030

0,0032

0,0034

0,0036

0,0038

0,0040

0,0042

0,0044

0,0046

0,0048

ME

DIA

DE

ME

DIA

S (

g)

CORRIENTE (A)

Figura 17. Graficas de significancia para la pérdida de masa en H2SO4 al 3% de

muestras aplicadas con aire y nitrógeno. Fuente autor.

Page 70: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

70

De este modo para obtener la menor pérdida de masa usando nitrógeno como gas

de proyección, el modelo recomienda realizar aplicaciones con una presión primaria

de 30 PSI, distancia de 200 mm, voltaje de 32 V y una corriente de 150 A. Mientras

tanto en el caso de realizar aplicaciones con aire, se sugiere una presión primaria

de 30 PSI, distancia de 150 mm, voltaje de 28 V y una corriente de 180 A para la

obtención de la mayor resistencia a la corrosión en este medio.

4.9. CÁLCULO VELOCIDAD DE CORROSIÓN

Para el cálculo de la velocidad de corrosión se basó en la ecuación 1 de la norma

ASTM G1 Standard Practice for preparing, cleaning, and evaluation corrosion test

specimens, implementando la constante K de 3.45X106 para obtener un valor de

velocidad de corrosión en mpy.

En la figura 19, se ratifica el impacto positivo que tiene el nitrógeno al disminuir la

velocidad de corrosión en las corridas 1,2,3,4,5,6, 8 y 9, recalcando que los ensayos

1 y 8 proyectados con nitrógeno son los que mayor resistencia a la corrosión

generaron en la prueba de inmersión en ácido sulfúrico al 1% al obtener una

velocidad de corrosión de 22,9629 y 23,3881 mpy respectivamente, comparándolas

con las probetas depositadas usando aire y que fueron aplicadas con las mismas

variables de aplicación. Mientras tanto es la muestra 7 la que mejor comportamiento

tuvo en las aplicaciones con aire con una velocidad de corrosión de 33,5987 mpy.

Existiendo de este modo una mejora del 32 % al usar nitrógeno como gas de

proyección al comparar las muestras que mejor comportamiento tuvieron en cada

uno de los medios de aplicación.

Page 71: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

71

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

10

20

30

40

50

60

70

80

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27

,40

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,38

8

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,13

451

,01

5

38

,23

5

40

,32

3

44

,72

7

31

,91

939

,87

3

22

,96

2

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,95

0

35

,98

3

33

,59

8

77

,69

5

47

,59

6

64

,74

9

56

,34

1

55

,74

5

Ve

loc

ida

d d

e c

orr

os

ion

(m

py

)

Numero de ensayo

Aplicaciones con aire

Aplicaciones con nitrogeno

Figura 18. Comparación de la velocidad de corrosión en ácido sulfúrico al 1%.

Fuente: autor.

En la figura 20, se recalca el impacto positivo que tiene el nitrógeno al disminuir la

velocidad de corrosión en las corridas 1,2,3,5,6 y 7, pero de las cuales no llegan a

igualar la reacción positiva frente a la corrosión de la muestra 8 depositada con aire,

que fue la que obtuvo la menor pérdida de masa y por ende una menor velocidad

de corrosión con un valor de 40.6064 mpy en el ácido sulfúrico al 3%, superando de

este modo por 31% a la muestra 2 proyectada con nitrógeno, que fue la que menor

velocidad de corrosión tuvo en este medio.

Page 72: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

72

Figura 19. Comparación de la velocidad de corrosión en ácido sulfúrico al 3%.

Fuente: autor.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

93

,38

1

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2,5

23

40

,60

6

10

0,0

95

11

2,7

15

85

,18

8710

2,8

52

69

,73

0

11

0,4

76

15

3,0

22

10

4,7

80

82

,19

6

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,73

3

96

,36

9

10

6,2

35

66

,77

7

53

,20

6

98

,14

0

Ve

loc

ida

d d

e c

orr

os

ion

(m

py

)

Numero de ensayo

Aplicaciones con aire

Aplicaciones con nitrogeno

Page 73: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

73

5. CONCLUSIONES

Se determinó en el presente estudio que el medio de proyección de la partícula en

la técnica de aspersión térmica por arco eléctrica influye directamente en las

propiedades anticorrosivas del recubrimiento TAFA 30T, haciendo referencia a los

siguientes aspectos:

• Haciendo referencia a la rugosidad del recubrimiento, se observa que el

nitrógeno permite generar un acabado superficial más homogéneo

obteniendo hasta un 40% menos de rugosidad al realizar aplicaciones con

presión primaria de 30 PSI, distancia de 150 mm, voltaje de 30 V y una

corriente de 150 A de la corrida número 2, comparado con la probeta

depositada con aire usando las mismas condiciones ya mencionadas. Pero

también se puede generar un acabado superficial con una rugosidad alta

como es el caso de la corrida 8 con una diferencia de 340% con la muestra

proyectada con aire.

• Frente a la morfología de los recubrimientos se observa que al implementar

nitrógeno como medio de proyección, se obtiene una mejora morfológica de

las partículas pero que depende directamente de la combinación de los

parámetros de aplicación, debido a que si se efectúan pruebas con una

presión primaria de 90 PSI, distancia de 100 mm, voltaje de 32 V y una

corriente de 150 A del ensayo 7 o una presión primaria de 90 PSI, distancia

de 200 mm, voltaje de 30 V y una corriente de 120 A del experimento 9

aplicado con nitrógeno, se genera una mejor unión de las partículas y por

ende una disminución del tamaño y cantidad de poros e inclusiones de oxido

presentes en el recubrimiento. Por lo contrario, las aplicaciones realizadas

en las corridas 3 y 6 son las que mayores discontinuidades presentan en

comparación con las proyectadas con aire.

Page 74: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

74

• Haciendo referencia a la zona de unión entre el recubrimiento y el substrato,

se evidenció que al hacer aplicaciones con nitrógeno y dependiendo a los

parámetros de aplicación implementados, se disminuye la presencia de

porosidades e inclusiones de oxido en este sector y por ende una unión

uniforme entre ambos materiales al usar los parámetros del ensayo 7 y 8.

• Al generar una atmósfera de protección con gas nitrógeno, se aumenta la

resistencia a la corrosión al ácido sulfúrico en una concentración del 1% en

7 de los 9 ensayos propuestos, teniendo en cuenta que la muestra aplicada

con una presión de 30 PSI, distancia de 100 mm , corriente de 120 A y voltaje

de 28 V del experimento 1 obtuvo el mejor comportamiento al ataque químico

con una mejora del 15% frente a la muestra 7 depositada con aire que fue la

que mejor desempeño obtuvo frente a este fenómeno en este medio. Así

mismo la velocidad de corrosión en esta prueba se ve influenciada por el

medio de aplicación, en donde se obtuvo una mejora del 31.66 % al usar

nitrógeno como gas de proyección al comparar las muestras que mejor

comportamiento tuvieron en cada uno de los medios de aplicación.

• Al generar una atmosfera de protección con gas nitrógeno, se aumenta la

resistencia a la corrosión al ácido sulfúrico en una concentración del 3% en

6 de las 9 ensayos propuestos, teniendo en cuenta que la muestra aplicada

con una presión de 30 PSI, distancia de 150 mm , corriente de 150 A y voltaje

30 V del experimento 2 obtuvo el mejor comportamiento al ataque químico

en nitrógeno, pero fue la muestra 8 aplicada con aire y una presión de 90

PSI, distancia de 150mm, corriente de 180 A y voltaje de 28 V, la que obtuvo

el mejor comportamiento en esta prueba con una diferencia del 56.14%

sobre el experimento 2. Así mismo la velocidad de corrosión en esta prueba

se ve influenciada por el medio de aplicación, en donde a pesar de generarse

Page 75: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

75

una tendencia a disminuir la velocidad de corrosión en las muestras aplicadas

con nitrógeno de hasta el 46.28 % como se observa en la muestra 7, se

obtuvo una mejora del 158.04 % en la muestra 8 aplicada con aire.

• También se puede evidenciar que el medio de proyección no es significante

en la resistencia a la corrosión de la muestra 5 que fue depositada con una

presión primaria de 60 PSI, distancia de 150mm, corriente de 120 A y voltaje

de 32V tanto en la concentración del 1% como en la del 3% de ácido sulfúrico.

Page 76: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

76

6. RECOMENDACIONES

Para tener la posibilidad de afirmar con mayor certeza la influencia del gas de

proyección se plantean las siguientes recomendaciones:

• Aplicar la metodología planteada en este documento a la proyección de otros

recubrimientos de aceros al carbono o aceros inoxidables usando nitrógeno

como medio de transporte

• Realizar pruebas de inmersión en ácidos y bases que sean industrialmente

usados como el ácido clorhídrico, fluorhídrico, soda caustica entre otros

• Realizar pruebas de corrosión potencio dinámica y pruebas de pérdida de

masa por niebla salina para determinar en mayor medida el impacto del

nitrógeno como gas de proyección.

• Generar estudios de resistencia a la corrosión utilizando una atmosfera

protegida con gases como el acetileno y argón para poder ampliar el

conocimiento del impacto que puede tener aislar de cierto modo la presencia

del oxígeno en las aplicaciones de aspersión térmica.

Page 77: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

77

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Page 80: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

80

Anexos

Anexo A. Estereoscopia después de la aplicación del recubrimiento a 8X

AIRE NITROGENO

ENSAYO 1

Presión: 30 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 28 V Corriente :120 A

ENSAYO 2

Presión: 30 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 30 V Corriente:150 A

ENSAYO 3

Presión: 30 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 32 V Corriente:180 A

Page 81: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

81

ENSAYO 4

Presión: 60 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 30 V Corriente: 180 A

ENSAYO 5

Presión: 60 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 32 V Corriente: 120 A

ENSAYO 6

Presión: 60 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 28 V Corriente: 150 A

Page 82: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

82

ENSAYO 7

Presión: 90 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 32 V Corriente: 150 A

ENSAYO 8

Presión: 90 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 28 V Corriente: 180 A

ENSAYO 9

Presión: 90 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 30 V Corriente: 120 A

Page 83: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

83

Anexo B. Perfil de anclaje del material base antes de la aplicación

ENSAYO SECCION

DE LA PROBETA

PROBETA DESTINADA

A NITROGENO

(µm)

PROMEDIO DE

PROBETAS DESTINADAS

A NITROGENO

(µm)

PROBETA DESTINADA

A AIRE (µm)

PROMEDIO DE

PROBETAS DESTINADAS A AIRE (µm)

DIFERENCIA DE

PROMEDIOS

1

1 47,5556

43,0370

51,6667

48,7778 5,7407 2 48,8889 43,5556

3 32,6667 51,1111

2

1 48,0000

53,8889

45,8889

46,8519 7,0370 2 52,5556 47,5556

3 61,1111 47,1111

3

1 54,5556

50,1111

47,5556

43,9259 6,1852 2 47,3333 44,4444

3 48,4444 39,7778

4

1 50,7778

51,8519

42,8889

43,7037 8,1481 2 58,6667 50,0000

3 46,1111 38,2222

5

1 39,4444

41,7778

55,1111

48,3333 6,5556 2 44,6667 43,7778

3 41,2222 46,1111

6

1 42,1111

42,2593

41,5556

46,3333 4,0741 2 43,7778 42,4444

3 40,8889 55,0000

7

1 40,7778

42,0000

52,2222

49,5926 7,5926 2 45,8889 48,7778

3 39,3333 47,7778

8

1 58,7778

53,3704

45,8889

44,1481 9,2222 2 47,8889 45,8889

3 53,4444 40,6667

9

1 55,5556

52,6667

53,3333

46,5926 6,0741 2 50,8889 48,4444

3 51,5556 38,0000

Page 84: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

84

Anexo C. Rugosidad del recubrimiento antes de la prueba de inmersión.

PROBETA PROBETA DIVISION

PROBETA NITROGENO

(µm)

PROMEDIO PROBETAS

NITROGENO (µm)

PROBETA AIRE (µm)

PROMEDIO PROBETAS AIRE (µm)

1

1 10,6667

16,7407

15,8889

17,7407 2 18,0000 17,7778

3 21,5556 19,5556

2

1 19,7778

18,5556

18,0000

17,8889 2 17,2222 15,5556

3 18,6667 20,1111

3

1 11,8889

15,6296

15,4444

16,6667 2 17,5556 18,4444

3 17,4444 16,1111

4

1 19,1111

18,0741

19,8889

19,7037 2 13,5556 22,4444

3 21,5556 16,7778

5

1 12,6667

15,8889

15,5556

16,9259 2 21,5556 18,2222

3 13,4444 17,0000

6

1 18,1111

18,2963

16,6667

15,7407 2 17,5556 13,0000

3 19,2222 17,5556

7

1 13,6667

14,1852

15,7778

16,0370 2 16,2222 21,0000

3 12,6667 11,3333

8

1 21,2222

19,7037

15,4444

15,5000 2 21,2222 15,5556

3 16,6667 0,0000

9

1 17,5556

18,4074

18,1111

17,1111 2 21,4444 19,6667

3 16,2222 13,5556

Page 85: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

85

Anexo D. Registro fotográfico después de la prueba de inmersión ácido

sulfúrico al 1% a 8X.

NÚMERO DE

ENSAYO AIRE NITROGENO

ENSAYO 1

Presión: 30 PSI Distancia:100 mm Voltaje: 28 V Corriente:120 A

ENSAYO 2

Presión:30 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 30 V Corriente: 150 A

ENSAYO 3

Presión:30 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 32 V Corriente: 180 A

ENSAYO 4

Presión:60 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 30 V Corriente: 180 A

Page 86: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

86

ENSAYO 5

Presión: 60 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 32 V Corriente: 120 A

ENSAYO 6

Presión: 60 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 28 V Corriente: 150 A

ENSAYO 7

Presión: 90 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 32 V Corriente: 150 A

ENSAYO 8

Presión: 90 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 28 V Corriente: 180 A

ENSAYO 9

Presión: 90 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 30 V Corriente: 120 A

Page 87: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

87

Anexo E. Registro fotográfico después de la prueba de inmersión ácido

sulfúrico al 3% a 8X.

NÚMERO DE

ENSAYO AIRE NITROGENO

ENSAYO 1

Presión: 30 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 28 V Corriente: 120 A

ENSAYO 2

Presión: 30 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 30 V Corriente: 150 A

ENSAYO 3

Presión: 30 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 32 V Corriente: 180 A

ENSAYO 4

Presión: 60 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 30 V Corriente: 180 A

Page 88: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

88

ENSAYO 5

Presión: 60 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 32 V Corriente: 120 A

ENSAYO 6

Presión: 60 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 28 V Corriente: 150 A

ENSAYO 7

Presión: 90 PSI Distancia: 100 mm Voltaje: 32 V Corriente: 150 A

ENSAYO 8

Presión: 90 PSI Distancia: 150 mm Voltaje: 28 V Corriente: 180 A

ENSAYO 9

Presión: 90 PSI Distancia: 200 mm Voltaje: 30 V Corriente: 120 A

Page 89: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

89

Anexo F. Resultados prueba gravimétrica muestras de aire.

MUESTRA MEDIO ACIDO

SECCIÓN MASA INICIAL

(gr)

MASA A LAS 24 HORAS

MASA A LAS 48 HORAS

MASA A LAS 72 HORAS

MASA A LAS 96 HORAS

MASA A LAS 120 HORAS

PERDIDA DE

MASA

1

HCL 1%

1 6,4889 6,4815 6,4831 6,4863 6,4877 6,4812 0,008

2 6,3213 6,3196 6,3190 6,3169 6,3145 6,3083 0,013

3 6,1140 6,1121 6,1106 6,1069 6,1016 6,0986 0,015

HCL 3%

4 5,5032 5,4945 5,4876 5,4853 5,4682 5,4712 0,032

5 5,5980 5,5909 5,5906 5,5879 5,5865 5,5746 0,023

6 6,1268 6,1201 6,1162 6,1123 6,1085 6,0976 0,029

2

HCL 1%

1 6,2715 6,2690 6,2677 6,2654 6,2586 6,2574 0,014

2 5,9336 5,9292 5,9286 5,9263 5,9275 5,92785 0,006

3 6,5683 6,5483 6,5475 6,5459 6,5441 6,5425 0,026

HCL 3%

4 6,3415 6,336 6,3276 6,3227 6,3221 6,3219 0,020

5 7,6813 7,6859 7,6884 7,671 7,6709 7,6633 0,018

6 7,5640 7,5604 7,5531 7,5508 7,5487 7,5419 0,022

3

HCL 1%

1 8,2850 8,2822 8,2804 8,272 8,2715 8,2686 0,016

2 7,4903 7,4774 7,4773 7,4727 7,4793 7,4766 0,014

3 7,1733 7,1611 7,1606 7,1657 7,1584 7,1566 0,017

HCL 3%

4 7,8299 7,8266 7,8272 7,8242 7,8223 7,8156 0,014

5 7,2635 7,2613 7,2415 7,2338 7,2207 7,2204 0,043

6 7,7515 7,747 7,7362 7,7316 7,7281 7,7237 0,028

4

HCL 1%

1 6,0295 6,0285 6,0162 6,0152 6,0131 6,0109 0,019

2 4,7983 4,7972 4,7919 4,7901 4,7866 4,7845 0,014

3 6,0343 6,0318 6,0257 6,0242 6,0237 6,0214 0,013

HCL 3%

4 6,6298 6,6217 6,6226 6,6248 6,6124 6,6117 0,018

5 6,0650 6,0723 6,0666 6,0689 6,0428 6,0381 0,027

6 6,9875 6,9822 6,9797 6,9734 6,9681 6,9647 0,023

5

HCL 1%

1 8,2283 8,2210 8,2185 8,217 8,2149 8,2119 0,016

2 8,5775 8,5736 8,5692 8,5689 8,5673 8,5662 0,011

3 7,9308 7,9232 7,9208 7,9195 7,9186 7,9171 0,014

HCL 3%

4 7,3185 7,313 7,3085 7,3048 7,2965 7,2896 0,029

5 7,0573 7,0459 7,0406 7,0387 7,0221 7,0272 0,030

6 7,8794 7,8689 7,8626 7,8593 7,8546 7,8417 0,038

6 HCL 1%

1 8,1354 8,1335 8,1313 8,1283 8,1271 8,1147 0,021

2 7,1895 7,1811 7,1788 7,1736 7,1679 7,1654 0,024

3 7,6735 7,6711 7,6672 7,6609 7,655 7,6532 0,020

HCL 3% 4 7,8860 7,8844 7,8819 7,8781 7,8732 7,8602 0,026

Page 90: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

90

5 6,5078 6,5096 6,4881 6,4847 6,4789 6,4788 0,029

6 7,6211 7,6187 7,6043 7,6001 7,5999 7,5934 0,028

7

HCL 1%

1 7,5392 7,5348 7,5335 7,5321 7,5304 7,5261 0,013

2 6,3327 6,3301 6,3293 6,3286 6,3273 6,3269 0,006

3 7,2847 7,2806 7,2798 7,279 7,2785 7,2778 0,007

HCL 3%

4 7,2335 7,2274 7,2152 7,2009 7,194 7,1898 0,044

5 7,4855 7,4712 7,4573 7,4516 7,4462 7,4434 0,042

6 7,0048 6,9926 6,9864 6,9797 6,9712 6,9668 0,038

8

HCL 1%

1 5,6495 5,6514 5,6523 5,6469 5,6448 5,6432 0,006

2 6,0991 6,0977 6,0929 6,0912 6,0897 6,0882 0,011

3 6,2565 6,2548 6,2504 6,2493 6,2478 6,2452 0,011

HCL 3%

4 5,8996 5,8992 5,8941 5,8976 5,893 5,8887 0,011

5 6,0469 6,0458 6,0423 6,0429 6,0402 6,0403 0,007

6 6,4337 6,433 6,4299 6,4264 6,4248 6,4198 0,014

9

HCL 1%

1 6,1214 6,1218 6,1226 6,1129 6,1194 6,1167 0,005

2 6,3565 6,3587 6,3583 6,3567 6,3456 6,3443 0,012

3 6,4835 6,4809 6,4801 6,4782 6,4746 6,4722 0,011

HCL 3%

4 6,0756 6,0770 6,0678 6,0615 6,0553 6,0517 0,024

5 6,2326 6,2247 6,2169 6,2104 6,2053 6,2051 0,027

6 6,1859 6,1803 6,1763 6,168 6,1611 6,1595 0,026

Page 91: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

91

Anexo G. Resultados prueba gravimétrica muestras de nitrógeno

MUESTRA MEDIO ACIDO

SECCIÓN MASA

INICIAL (gr)

MASA A LAS 24 HORAS

MASA A LAS 48 HORAS

MASA A LAS 72 HORAS

MASA A LAS 96 HORAS

MASA A LAS 120 HORAS

PERDIDA DE MASA

1

HCL 1%

1 5,6805 5,6784 5,6770 5,6769 5,6749 5,6738 0,007

2 6,3396 6,3384 6,3327 6,3325 6,3319 6,3316 0,008

3 6,6672 6,6667 6,6660 6,6656 6,6649 6,6631 0,004

HCL 3%

4 5,9991 5,9988 5,9836 5,969 5,9681 5,9675 0,032

5 6,3414 6,3391 6,3229 6,318 6,3173 6,3165 0,025

6 5,1380 5,1361 5,1274 5,12 5,1132 5,1117 0,026

2

HCL 1%

1 5,3865 5,3821 5,3792 5,379 5,3786 5,3775 0,009

2 5,9836 5,9790 5,9836 5,982 5,9783 5,9755 0,008

3 5,2485 5,2449 5,2418 5,24 5,2411 5,2398 0,009

HCL 3%

4 5,6766 5,6742 5,6729 5,672 5,6687 5,6670 0,010

5 5,7159 5,7151 5,7167 5,704 5,7018 5,6977 0,018

6 5,1689 5,1644 5,1623 5,16 5,1567 5,1529 0,016

3

HCL 1%

1 6,5396 6,5384 6,5334 6,534 6,5311 6,5296 0,010

2 5,9851 5,9757 5,9787 5,977 5,9749 5,9692 0,016

3 5,2071 5,2053 5,2011 5,199 5,1963 5,1942 0,013

HCL 3%

4 5,7330 5,7287 5,7234 5,716 5,7139 5,7115 0,021

5 6,4526 6,4476 6,4405 6,44 6,4364 6,4341 0,019

6 6,7048 6,7005 6,6939 6,693 6,6901 6,6874 0,017

4

HCL 1%

1 5,9857 5,9829 5,9836 5,978 5,9746 5,9704 0,015

2 6,0288 6,0291 6,0296 6,031 6,0279 6,0268 0,002

3 5,4123 5,4102 5,4087 5,405 5,4027 5,3989 0,013

HCL 3%

4 6,0573 6,0497 6,0435 6,037 6,0311 6,0237 0,034

5 6,1443 6,1422 6,1473 6,12 6,1151 6,1128 0,032

6 6,1671 6,1648 6,1604 6,153 6,1459 6,1426 0,024

5

HCL 1%

1 6,5182 6,5148 6,5134 6,513 6,5091 6,5066 0,012

2 5,7958 5,7919 5,7955 5,793 5,7897 5,7863 0,010

3 5,6280 5,6249 5,6221 5,62 5,6174 5,6191 0,009

HCL 3%

4 6,7574 6,7581 6,7609 6,7550 6,7454 6,7288 0,029

5 6,8021 6,7998 6,7856 6,782 6,7746 6,7665 0,036

6 6,2345 6,2287 6,2253 6,221 6,2155 6,2138 0,021

6 HCL 1% 1 5,3559 5,3534 5,3596 5,356 5,3475 5,3423 0,014

2 6,9943 6,9906 6,9823 6,984 6,9794 6,9778 0,016

Page 92: ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DEL GAS DE PROYECCIÓN EN LA

92

3 6,9011 6,8975 6,8912 6,887 6,8883 6,8869 0,014

HCL 3%

4 5,4473 5,4426 5,4382 5,431 5,4299 5,4282 0,019

5 6,3984 6,3923 6,3898 6,385 6,3779 6,3780 0,020

6 6,2160 6,2107 6,2065 6,201 6,1992 6,1965 0,019

7

HCL 1%

1 6,1381 6,1378 6,1394 6,136 6,1341 6,1282 0,010

2 6,5370 6,5353 6,5308 6,53 6,5221 6,5216 0,015

3 6,3678 6,3670 6,3647 6,3630 6,3597 6,3567 0,011

HCL 3%

4 6,5251 6,5231 6,5207 6,519 6,5078 6,5033 0,022

5 6,8683 6,8661 6,8575 6,8440 6,8415 6,8438 0,024

6 6,4001 6,3976 6,3994 6,39 6,3862 6,3780 0,022

8

HCL 1%

1 6,3871 6,3862 6,3864 6,382 6,3785 6,3771 0,010

2 5,9533 5,9520 5,9555 5,96 5,9539 5,9510 0,002

3 6,5152 6,5137 6,5106 6,509 6,5078 6,5075 0,008

HCL 3%

4 6,1231 6,1260 6,0979 6,086 6,0893 6,0957 0,027

5 5,8166 5,8109 5,8112 5,805 5,7810 5,7803 0,036

6 6,5682 6,5676 6,5581 6,552 6,5456 6,5439 0,024

9

HCL 1%

1 6,3376 6,3368 6,3350 6,332 6,3319 6,3306 0,007

2 6,0595 6,0589 6,0553 6,0530 6,0518 6,0509 0,009

3 7,3328 7,3320 7,3287 7,327 7,3269 7,3258 0,007

HCL 3%

4 6,0133 6,0115 5,9996 5,994 5,9914 5,9887 0,025

5 6,0428 6,0506 6,0323 6,014 6,0044 6,0073 0,035

6 6,3687 6,3657 6,3514 6,35 6,3442 6,3415 0,027